TEKNIK PEMESINAN JILID 2 SMK. Widarto, dkk

Transkripsi

1 2 2 untuk Sekolah Menengah Kejuruan

2 Widarto, dkk TEKNIK PEMESINAN JILID 2 SMK TUT WURI HANDAYANI Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional

3 Hak Cipta pada Departemen Pendidikan Nasional Dilindungi Undang-undang TEKNIK PEMESINAN JILID 2 Untuk SMK Penulis Perancang Kulit : Widarto dkk. : Tim Ukuran Buku : 17,6 x 25 cm WID WIDARTO T Teknik Pemesinan Jilid 2 untuk SMK /oleh Widarto Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional, xiv. 286 hlm Daftar Pustaka : Lampiran : ISBN : ISBN : Diperbanyak oleh: PT. MACANAN JAYA CEMERLANG Jalan Ki Hajar Dewantoro Klaten Utara, Klaten 57438, PO Box 181 Telp. (0272) , Fax. (0272) macanan@ygy.centrin.net.id Diterbitkan oleh Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional Tahun 2008

4 KATA SAMBUTAN Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional, telah melaksanakan kegiatan penulisan buku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatan pembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK. Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit didapatkan di pasaran. Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan Standar Nasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telah dinyatakan memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 45 Tahun 2008 tanggal 15 Agustus Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada seluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas oleh para pendidik dan peserta didik SMK. Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat. Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Dengan ditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkan bagi masyarakat khususnya para pendidik dan peserta didik SMK di seluruh Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri untuk mengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar. Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada para peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapat memanfaatkan buku ini sebaikbaiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan. Jakarta, 17 Agustus 2008 Direktur Pembinaan SMK iii

5 iv

6 DAFTAR ISI KATA SAMBUTAN DAFTAR ISI iii v BAB 8 MENGENAL PROSES GURDI (DRILLING) 243 A. Mesin Gurdi (Drilling Machine) dan Jenis-jenisnya Mesin Gurdi (Drilling Machine) Jenis-Jenis Mesin Gurdi Ukuran Mesin Gurdi Beberapa Mesin Gurdi yang Dipakai pada Proses Produksi 246 B. Perkakas Mesin Gurdi 249 C. Geometri Mata Bor (Twist Drill) 251 D. Pengasahan Kembali Mata Bor 253 E. Pencekaman Mata Bor dan Benda Kerja Pengencangan Bor Pengencangan Benda Kerja 258 F. Elemen Dasar Proses Gurdi Kecepatan Potong Gerak Makan (Feed) Kedalaman Potong Waktu Pemotongan Kecepatan Pembentukan Beram 263 G. Perencanaan Proses Gurdi 263 BAB 9 MENGENAL PROSES SEKRAP (SHAPING) 267 A. Mesin Sekrap dan Jenis-jenisnya Jenis-Jenis Mesin Sekrap Mekanisme Kerja Mesin Sekrap Nama Bagian-Bagian Mesin Sekrap 270 B. Elemen Dasar Proses Sekrap 272 BAB 10 MENGENAL PROSES GERINDA (GRINDING) 281 A. Jenis-Jenis Mesin Gerinda Mesin Gerinda Datar Mesin Gerinda Silindris 291 v

7 B. Batu Asah/Batu Gerinda Jenis-Jenis Butir Asahan (Abrasive) Ukuran Butiran Asah Tingkat Kekerasan (Grade) Macam-Macam Perekat Susunan Butiran Asah Bentuk-Bentuk Batu Gerinda Klasifikasi Batu Gerinda Pemasangan Batu Gerinda 309 BAB 11 MENGENAL CAIRAN PENDINGIN UNTUK PROSES 313 PEMESINAN A. Jenis Cairan Pendingin 314 B. Cara Pemberian Cairan Pendingin pada Proses Pemesinan 315 C. Pengaruh Cairan Pendingin pada Proses Pemesinan 317 D. Kriteria Pemilihan Cairan Pendingin 318 E. Perawatan dan Pembuangan Cairan Pendingin 320 BAB 12 MEMAHAMI MESIN CNC DASAR 323 A. Mesin Bubut CNC Prinsip Kerja Mesin Bubut CNC TU-2 Axis Bagian Utama Mesin Bubut CNC TU-2A Kecepatan Potong dan Kecepatan Putar Mesin Pemrograman Mesin CNC Pengoperasian Disket Cara Setting Benda Kerja Contoh-Contoh Aplikasi Fungsi G, Fungsi M, serta Soal 339 Latihan B. Mesin Frais CNC Prinsip Kerja Mesin Frais CNC TU-3 Axis Bagian Utama Mesin Frais CNC TU-3A Kecepatan Potong dan Putaran Mesin Pengoperasian Disket Cara Setting Pisau terhadap Benda Kerja Contoh-Contoh Aplikasi Fungsi G, Fungsi M, serta Soal 373 Latihan Bagian I 7. Kompensasi Radius Pisau Sejajar Sumbu Contoh-Contoh Aplikasi Fungsi G, Fungsi M, serta Soal 382 Latihan Bagian II vi

8 BAB 13 MEMAHAMI MESIN CNC LANJUT 395 A. Mesin Perkakas CNC 398 B. Pengontrolan Sumbu Mesin Perkakas CNC Sistem Kontrol Terbuka (Open Loop Control) Sistem Kontrol Tertutup (Close Loop Control) Sistem Kontrol Langsung dan Sistem Kontrol Tidak 402 Langsung 4. Sistem Kontrol Analog dan Sistem Kontrol Digital Sistem Kontrol Absolut dan Sistem Kontrol 403 Incremental C. Penamaan Sistem Sumbu (Koordinat) Mesin Perkakas NC Penentuan Sumbu Z Penentuan Sumbu X Penentuan Sumbu Y Penentuan Sumbu Putar dan Sumbu Tambahan 406 D. Pemrograman CNC Langkah Persiapan Langkah Pelaksanaan Pembuatan Program Langkah Percobaan Tugas Programer dalam Pembuatan Program NC Kode dan Format Pemrograman Pengertian Program NC Struktur Program NC Sistem Pemrograman Absolut dan Incremental Konstruksi Program NC Kode G (G-Code) dan Fungsi M Pembuatan Program NC 417 BAB 14 MENGENAL EDM (Electrical Discharge Machining) 421 A. Gambaran Singkat EDM 422 B. Cara Kerja EDM 422 C. Perkembangan Penggunaan EDM 425 D. Penggunaan EDM 426 E. Pemilihan Elektrode 427 F. Jenis Bahan Elekrode 428 G. Pembuatan Eektrode Proses Galvano Pembuatan Elektrode pada Umumnya Pembuatan Elektrode Graphite 429 H. Elektrode untuk Wire EDM 429 vii

9 I. Kualitas Hasil Pengerjaan EDM Kelebihan Pemotongan (Overcut) Pengerjaan Penghalusan (Finishing) Penyelesaian Setara Cermin (Mirror Finishing) 430 J. Keterbatasan Proses EDM 431 BAB 15 MEMAHAMI TOLERANSI UKURAN DAN GEOMETRIK 433 A. Penyimpangan Selama Proses Pembuatan 434 B. Toleransi dan Suaian 435 C. Suaian 435 D. Cara Penulisan Toleransi Ukuran/Dimensi 436 E. Toleransi Standar dan Penyimpangan Fundamental Toleransi Standar 438 (untuk Diameter Nominal sampai dengan 500 mm) 2. Penyimpangan Fundamental 439 (untuk Diameter Nominal sampai dengan mm) DAFTAR PUSTAKA 441 viii

10 BAB 8 MENGENAL PROSES GURDI (DRILLING) 243

11 Proses gurdi adalah proses pemesinan yang paling sederhana di antara proses pemesinan yang lain. Biasanya di bengkel atau workshop proses ini dinamakan proses bor, walaupun istilah ini sebenarnya kurang tepat. Proses gurdi dimaksudkan sebagai proses pembuatan lubang bulat dengan menggunakan mata bor (twist drill). Sedangkan proses bor (boring) adalah proses meluaskan/memperbesar lubang yang bisa dilakukan dengan batang bor (boring bar) yang tidak hanya dilakukan pada mesin gurdi, tetapi bisa dengan mesin bubut, mesin frais, atau mesin bor. Gambar 8.1 berikut menunjukkan proses gurdi. Gambar 8.1 Proses gurdi (drilling) Proses gurdi digunakan untuk pembuatan lubang silindris. Pembuatan lubang dengan bor spiral di dalam benda kerja yang pejal merupakan suatu proses pengikisan dengan daya penyerpihan yang besar. Jika terhadap benda kerja itu dituntut kepresisian yang tinggi (ketepatan ukuran atau mutu permukaan) pada dinding lubang, maka diperlukan pengerjaan lanjutan dengan pembenam atau penggerek. Pada proses gurdi, beram (chips) harus keluar melalui alur helix pahat gurdi ke luar lubang. Ujung pahat menempel pada benda kerja yang terpotong, sehingga proses pendinginan menjadi relatif sulit. Proses pendinginan biasanya dilakukan dengan menyiram benda kerja yang dilubangi dengan cairan pendingin, disemprot dengan cairan pendingin, atau cairan pendingin dimasukkan melalui lubang di tengah mata bor. Karakteristik proses gurdi agak berbeda dengan proses pemesinan yang lain, yaitu: 1. Beram harus keluar dari lubang yang dibuat. 2. Beram yang keluar dapat menyebabkan masalah ketika ukurannya besar dan atau kontinyu. 3. Proses pembuatan lubang bisa sulit jika membuat lubang yang dalam. 4. Untuk pembuatan lubang dalam pada benda kerja yang besar, cairan pendingin dimasukkan ke permukaan potong melalui tengah mata bor. A. Mesin Gurdi (Drilling Machine) dan Jenis-jenisnya 1. Mesin Gurdi (Drilling Machine) Gurdi adalah sebuah pahat pemotong yang ujungnya berputar dan memiliki satu atau beberapa sisi potong dan galur yang berhubungan continue di sepanjang badan gurdi. Galur ini, yang dapat lurus atau helix, disediakan untuk memungkinkannya lewatnya serpihan atau fluida pemotong. Meskipun gurdi pada umumnya memiliki dua galur, tetapi mungkin juga digunakan tiga atau empat galur, maka gurdi kemudian dikenal sebagai penggurdi inti. Penggurdi semacam ini tidak dipakai untuk memulai sebuah lubang, melainkan untuk meluaskan lubang atau menyesuaikan lubang yang telah digurdi atau diberi inti. Mesin yang digunakan untuk melakukan proses gurdi adalah mesin gurdi/drilling 244

12 Machine. Proses pembuatan lubang bisa dilakukan untuk satu pahat saja atau dengan banyak pahat (Gambar 8.2). Dalam proses produksi pemesinan sebagian besar lubang dihasilkan dengan menggunakan mesin gurdi. Gambar 8.2 Proses pembuatan lubang dengan mesin gurdi bisa dilakukan satu per satu atau dilakukan untuk banyak lubang sekaligus 2. Jenis-Jenis Mesin Gurdi Mesin gurdi dikelompokkan menurut konstruksi, umumnya: a. Mesin gurdi portable b. Mesin gurdi peka 1) Pasangan bangku 2) Pasangan lantai c. Mesin gurdi vertikal 1) Tugas ringan 2) Tugas berat 3) Mesin gurdi gang (kelompok) d. Mesin gurdi radial e. Mesin gurdi turet f. Mesin gurdi spindel jamak 1) Unit tunggal 2) Jenis perpindahan g. Mesin gurdi produksi otomatis 1) Meja pengarah 2) Jenis perpindahan h. Mesin gurdi lubang dalam 3. Ukuran Mesin Gurdi Unit mesin gurdi portable dispesifikasikan menurut diameter penggurdi maksimum yang dapat dipegangnya. Ukuran dari mesin gurdi tegak biasanya ditentukan oleh diameter benda kerja yang paling besar yang dapat digurdi. Jadi, sebuah mesin 600 mm adalah mesin yang memiliki paling tidak ruang bebas sebesar 300 mm antara garis tengah penggurdi dengan rangka mesin. Unit yang lebih kecil dari jenis ini dikelompokkan menurut ukuran penggurdi yang dapat ditampung. Ukuran mesin gurdi radial didasarkan pada panjang lengannya dalam meter. Ukuran yang umum adalah 1,2 m; 1,8 m; 2,4 m. Dalam beberapa kasus, diameter dari tiang dalam milimeter juga digunakan dalam menyatakan ukuran. 245

13 4. Beberapa Mesin Gurdi yang Dipakai pada Proses Produksi a. Mesin Gurdi Portable dan Peka Mesin gurdi portable (Gambar 8.3) adalah mesin gurdi kecil yang terutama digunakan untuk operasi penggurdian yang tidak dapat dilakukan dengan mudah pada mesin gurdi biasa. Yang paling sederhana adalah penggurdi yang dioperasikan dengan tangan. Penggurdi ini mudah dijinjing, dilengkapi dengan motor listrik kecil, beroperasi pada kecepatan cukup tinggi, dan mampu menggurdi sampai diameter 12 mm. Penggurdi yang serupa, yang menggunakan udara tekan sebagai daya, digunakan kalau bunga api dari motor dapat menimbulkan bahaya kebakaran. Mesin gurdi peka adalah mesin kecil berkecepatan tinggi dengan konstruksi sederhana yang mirip dengan kempa gurdi tegak biasa (Gambar 8.4). Mesin ini terdiri atas sebuah standar tegak, sebuah meja horizontal dan sebuah spindel vertikal untuk memegang dan memutar penggurdi. Mesin jenis ini memiliki kendali hantaran tangan, biasanya dengan penggerak batang gigi dan pinyon pada selongsong yang memegang spindel putar. Penggurdi ini dapat digerakkan langsung dengan motor, dengan sabuk atau dengan piring gesek. Penggerakan piring gesek yang mempunyai pengaturan kecepatan pengaturan sangat luas, tidak sesuai kecepatan rendah dan pemotongan berat. Kempa penggurdi peka hanya sesuai untuk pekerjaan ringan dan jarang yang mampu untuk memutar penggurdi lebih dari diameter 15 mm. Gambar 8.3 Mesin gurdi portable Gambar 8.4 Mesin gurdi peka b. Mesin Gurdi Vertikal Mesin gurdi vertikal, mirip dengan penggurdi peka, mempunyai mekanisme hantaran daya untuk penggurdi putar dan dirancang untuk kerja yang lebih berat. Gambar 8.5 menunjukkan mesin dengan tiang bentuk bulat. Mesin gurdi semacam ini dapat dipakai untuk mengetap maupun menggurdi. Gambar 8.5 Mesin gurdi vertikal c. Mesin Gurdi Gang (Kelompok) Kalau beberapa spindel penggurdi dipasangkan pada meja tunggal, ini disebut sebagai penggurdi gang atau kelompok. Jenis ini sesuai untuk pekerjaan produksi yang harus melakukan beberapa operasi. Benda kerja dipegang dalam sebuah jig yang dapat diluncurkan pada meja dari satu spindel ke spindel berikutnya. Kalau beberapa operasi harus dilakukan, misalnya menggurdi dua lubang yang ukurannya berbeda dan perlu meluaskannya, maka dipasangkan empat spindel. Dengan kendali hantaran otomatis, maka dua atau lebih dari operasi ini dapat berjalan serempak dengan hanya diawasi oleh seorang operator. Pengaturannya, mirip dengan mengoperasikan beberapa kempa gurdi. 246

14 d. Mesin Gurdi radial Mesin Gurdi radial dirancang untuk pekerjaan besar, untuk pekerjaan dengan benda kerja tidak memungkinkan berputar, dan untuk pekerjaan menggurdi beberapa lubang. Mesin ini, yang ditunjukkan pada Gambar 8.6., terdiri atas sebuah tiang vertical yang menyangga sebuah lengan yang membawa kepala gurdi. Lengannya dapat berputar berkeliling ke sembarang kedudukan di atas bangku kerja, dan kepala gurdi mempunyai penyetelan di sepanjang lengan ini. Penyetelan ini memungkinkan operator untuk menempatkan penggurdi dengan cepat di sembarang titik di atas benda kerja. Mesin jenis ini hanya dapat menggurdi dalam bidang vertical. Pada mesin semi-vertical kepalanya dapat diputar pada lengan untuk menggurdi lubang pada berbagai sudut dalam bidang vertical. Mesin universal mempunyai tambahan penyetelan putar pada kepala maupun lengan dan dapat menggurdi lubang pada sembarang sudut. e. Mesin Turet Mesin turet mengatasi keterbatasan ruang lantai yang ditimbulkan oleh kempa gurdi kelompok. Sebuah kempa gurdi delapan stasiun turet ditunjukkan dalam Gambar 8.7. Stasiunnya dapat disetel dengan berbagai perkakas. Gambar 8.6 Mesin gurdi radial Gambar 8.7 Mesin turet f. Mesin Gurdi Spindel Jamak Mesin gurdi spindel jamak, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 8.8 untuk menggurdi beberapa lubang secara serempak. Mesin gurdi ini mampu menggurdi banyak suku cadang dengan ketepatan sedemikian rupa sehingga semua suku cadang mampu tukar. Biasanya, sebuah plat yang dilengkapi dengan selongsong yang dikeraskan sangat dibutuhkan untuk memandu penggurdi secara tepat ke benda kerja. Disain yang umum dari mesin ini memiliki rakitan kepala dengan sejumlah spindel atas tetap yang digerakkan dari pinyon yang mengelilingi roda gigi pusat. Spindel yang berhubungan ditempatkan di bawah roda gigi ini dan dihubungkan dengan spindel yang atas dengan poros penggerak tabung dan dua sambungan universal. Tiga spindel bawah, yang membawa penggurdi, dapat disetel meliputi daerah yang luas. 247

15 Mesin gurdi spindel jamak sering menggunakan sebuah hantaran meja untuk membantu gerakan dari mekanisme kepala beroda gigi yang berat ketika memutar panggurdi. Ini dapat dilakukan dengan beberapa cara: dengan penggerak batang gigi dan pinion, dengan ulir pengarah, atau dengan nok plat putar. Metode yang tersebut terakhir memberikan gerakan bervariasi yang menghasilkan hantaran yang mendekat dengan cepat dan seragam, serta pengembalian cepat ke kedudukan awal. 248 Gambar 8.8 Mesin gurdi spindel jamak g. Mesin Gurdi Produksi Penis Perpindahan Mesin gurdi ada yang dirancang sebagai mesin otomatis, dilengkapi suatu rangkaian operasi pemesinan pada stasiun yang berurutan. Prinsipnya adalah garis produksi dari mesin yang berhubungan disinkronisasikan dalam operasi, sehingga benda kerja setelah dipasang pada mesin pertama, akan maju secara otomatis melalui berbagai stasiun untuk penyelesaiannya. Penggunaan mesin otomatis dari jenis meja pengarah atau jenis perpindahan, dapat dijelaskan sebagai berikut. 1) Meja Pengarah Benda kerja yang hanya memerlukan sedikit operasi sesuai untuk mesin meja pengarah, dengan dibuat unit vertikal maupun horizontal dan diberi jarak di sekeliling tepi meja pengarah. 2) Jenis Perpindahan Ciri utama dari mesin perpindahan yaitu adanya alat penanganan atau perpindahan yang sesuai di antara stasiun. Metode yang paling sederhana dan paling ekonomis dari penanganan suku cadang adalah dengan menggerakkannya pada rel atau ban berjalan di antara stasiun. Kalau ini tidak dimungkinkan, karena bentuk dari benda kerja, diperlukan sebuah pemegang tetap untuk tempat pengepitan benda kerja. Gambar 8.9 menunjukkan sebuah mesin perpindahan otomatis 35 stasiun yang melakukan berbagai operasi pada kotak transmisi. Pemegang benda kerja berbentuk bangku kecil memegang ketat kotak transmisi selama operasi. Mesin perpindahan berkisar dari unit terkecil yang hanya memiliki dua atau tiga stasiun sampai mesin lurus panjang dengan lebih dari 100 stasiun. Penggunaannya terutama dalam industri mobil. Dengan memadatkan jadwal produksi, dimungkinkan untuk menekan biaya produksi yang tinggi dengan jalan pengurangan karyawan. Produk yang diproses dengan mesin itu termasuk blok silinder, kepala silinder, badan kompresor lemari es, dan suku cadang lain yang serupa.

16 Gambar 8.9 Mesin perpindahan dengan 35 stasiun untuk kotak transmisi h. Mesin Gurdi Lubang Dalam Beberapa masalah yang tidak dijumpai dalam operasi penggurdian biasa, dapat muncul dalam penggurdian lubang yang panjang/dalam misalnya pada saat menggurdi laras senapan, spindel panjang, batang engkol, dan lain-lain. Dengan bertambahnya panjang lubang, akan makin sulit untuk menyangga benda kerja dan penggurdi secara baik. Pengeluaran serpihan dengan cepat dari operasi penggurdian diperlukan untuk memastikan operasi yang baik dan ketepatan dari penggurdian. Kecepatan putar dan hantaran juga harus ditentukan dengan teliti, karena kemungkinan terjadi lenturan lebih besar dibanding penggurdi yang lebih pendek. Untuk mengatasi hal ini, telah dikembangkan mesin gurdi lubang dalam. Disain mesin ini dikembangkan dari jenis horizontal maupun vertikal, bisa konstruksi spindel tunggal maupun spindel jamak, dan mungkin bervariasi dalam hal apakah benda kerja atau penggurdi yang harus berputar. Mesin yang banyak dipakai pada umumnya konstruksinya horizontal, menggunakan sebuah penggurdi pistol pemotongan pusat yang mempunyai mata potong tunggal dengan alur lurus sepanjang gurdi. Minyak bertekanan tinggi diberikan kepada mata potong melalui sebuah lubang dalam penggurdi. Pada penggurdi pistol, hantaran harus ringan untuk mencegah pelenturan dari penggurdi. B. Perkakas Mesin Gurdi Perkakas sebagai kelengkapan mesin gurdi di antaranya ragum, klem set, landasan (blok paralel), pencekam mata bor, sarung pengurang, pasak pembuka, boring head, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.10, dan mata bor seperti yang ditunjukkan pada Gambar Ragum Ragum untuk mesin gurdi digunakan untuk mencekam benda kerja pada saat akan di bor. 2. Klem set Klem set digunakan untuk mencekam benda kerja yang tidak mungkin dicekam dengan ragum. 3. Landasan (blok paralel) Digunakan sebagai landasan pada pengeboran lubang tembus, untuk mencegah ragum atau meja mesin turut terbor. 4. Pencekam mata bor Digunakan untuk mencekam mata bor yang berbentuk silindris. Pencekam mata bor ada dua macam, yaitu pencekam dua rahang dan pencekam tiga rahang. 5. Sarung bor (drill socket, drill sleeve) Sarung bor digunakan untuk mencekam mata bor yang bertangkai konis. 6. Pasak pembuka Digunakan untuk melepas sarung pengurang dari spindel bor atau melepas mata bor dari sarung pengurang. 7. Boring head Digunakan untuk memperbesar lubang baik yang tembus maupun yang tidak tembus. 249

17 8. Mata bor Mata bor merupakan alat potong pada mesin gurdi, yang terdiri dari bor spiral, mata bor pemotong lurus, mata bor untuk lubang yang dalam (deep hole drill), mata bor skop (spade drill), dan mata bor stelite. (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) Gambar 8.10 Perkakas mesin gurdi (a) ragum, (b) klem set, (c) landasan (block parallel), (d) pencekam mata bor, (e) cekam bor pengencangan dengan tagan dan kunci, (f) sarung pengurang, (g) pasak pembuka, dan (h) boring head a. Bor spiral Digunakan untuk pembuatan lubang yang diameternya sama dengan diameter mata bor. b. Mata bor pemotong lurus Digunakan untuk material yang lunak seperti kuningan, tembaga, perunggu, dan plastik. c. Mata bor untuk lubang yang dalam (deep hole drill) Digunakan untuk membuat lubang yang relatif dalam. d. Mata bor skop (spade drill) Digunakan untuk material yang keras tetapi rapuh. Mata potong dapat diganti-ganti. e. Mata bor stelite Digunakan untuk membuat lubang pada material yang telah dikeraskan. Mata bornya mempunyai bentuk segitiga dan terbuat dari baja campuran yang tahan panas. (h) (a) (b) (c) (d) 250 (e) Gambar 8.11 Perkakas mesin gurdi (a) bor spiral, (b) mata bor pemotong lurus, (c) mata bor untuk lubang yang dalam, (d) mata bor skop, dan (e) mata bor stelite

18 C. Geometri Mata Bor (Twist Drill) Nama-nama bagian mata bor ditunjukkan pada Gambar Di antara bagianbagian mata bor tersebut yang paling utama adalah sudut helix (helix angle), sudut ujung (point angle/lip angle, 2X r ), dan sudut bebas (clearance angle, α). Untuk bahan benda kerja yang berbeda, sudut-sudut tersebut besarnya bervariasi (Tabel 8.1). Gambar 8.12 Nama-nama bagian mata bor dengan sarung tirusnya Gambar 8.13 Mata bor khusus untuk pengerjaan tertentu Ada beberapa jenis mata bor untuk jenis pekerjaan yang berbeda. Bahan benda kerja dapat juga mempengaruhi jenis dari mata bor yang digunakan. Bentuk beberapa mata bor khusus untuk pengerjaan tertentu ditunjukkan pada Gambar Penggunaan dari masing-masing mata bor tersebut sebagai berikut. 1. Mata bor helix besar (high helix drills): mata bor ini memiliki sudut helix yang besar, sehingga meningkatkan efisiensi pemotongan, tetapi batangnya lemah. Mata bor ini digunakan untuk memotong logam lunak atau bahan yang memiliki kekuatan rendah. 2. Mata bor helix kecil (low helix drills): mata bor dengan sudut helix lebih kecil dari ukuran normal berguna untuk mencegah pahat bor terangkat ke atas atau terpegang benda kerja ketika membuat lubang pada material kuningan dan material yang sejenis. 3. Mata bor kerja berat (heavy-duty drills): mata bor yang digunakan untuk menahan tegangan yang tinggi dengan cara menebalkan bagian web. 4. Mata bor tangan kiri (left hand drills): mata bor standar dapat dibuat juga untuk mata bor kiri. Digunakan pada pembuatan lubang jamak yang mana bagian kepala mesin bor didesain dengan sederhana yang memungkinkan berputar berlawanan arah. 5. Mata bor dengan sisi sayat lurus (straight flute drills) adalah bentuk ekstrim dari mata bor helix kecil, digunakan untuk membuat lubang pada kuningan dan plat. 6. Mata bor poros engkol (crankshaft drills): mata bor yang didesain khusus untuk mengerjakan poros engkol, sangat menguntungkan untuk membuat lubang dalam pada material yang ulet. Memiliki web yang tebal dan sudut helix yang kadangkadang lebih besar dari ukuran normal. Mata bor ini adalah mata bor khusus yang banyak digunakan secara luas dan menjadi mata bor standar. 7. Mata bor panjang (extension drills): mata bor ini memiliki batang/shank yang panjang yang telah ditemper, digunakan untuk membuat lubang pada permukaan yang secara normal tidak akan dapat dijangkau. 251

19 8. Mata bor ekstra panjang (extra-length drills): mata bor dengan badan pahat yang panjang, untuk membuat lubang yang dalam. 9. Mata bor bertingkat (step drills): satu atau dua buah diamater mata bor dibuat pada satu batang untuk membuat lubang dengan diameter bertingkat. 10. Mata bor ganda (subland drills): fungsinya sama dengan mata bor bertingkat. Mata bor ini terlihat seperti dua buah mata bor pada satu batang. 11. Mata bor solid carbide: untuk membuat lubang kecil pada material paduan ringan, dan material bukan logam, bentuknya bisa sama dengan mata bor standar. Proses pembuatan lubang dengan mata bor ini tidak boleh ada beban kejut, karena bahan carbide mudah pecah. 12. Mata bor dengan sisipan karbida (carbide tipped drills): sisipan karbida digunakan untuk mencegah terjadinya keausan karena kecepatan potong yang tinggi. Sudut helix yang lebih kecil dan web yang tipis diterapkan untuk meningkatkan kekakuan mata bor ini, yang menjaga keawetan karbida. Mata bor ini digunakan untuk material yang keras, atau material nonlogam yang abrasif. 13. Mata bor dengan lubang minyak (oil hole drills): lubang kecil di dalam bilah pahat bor dapat digunakan untuk mengalirkan minyak pelumas/pendingin bertekanan ke ujung mata bor. Mata bor ini digunakan untuk membuat lubang dalam pada material yang liat. 14. Mata bor rata (flat drills): batang lurus dan rata dapat digerinda ujungnya membentuk ujung mata bor. Hal tersebut akan memberikan ruang yang besar bagi beram tanpa bagian helix. Mata bor ini digunakan untuk membuat lubang pada jalan kereta api. Tabel 8.1 Data material, kecepatan potong, sudut mata bor HSS, dan cairan pendingin proses gurdi 15. Mata bor dengan tiga atau empat sisi potong: mata bor ini digunakan untuk memperbesar lubang yang telah dibuat sebelumnya (dengan mata bor atau di-punch). Mata bor ini digunakan karena memiliki produktivitas, akurasi, dan kualitas permukaan yang lebih bagus daripada mata bor standar pada pengerjaan yang sama. 252

20 16. Bor senter (center drill): merupakan kombinasi mata bor dan countersink yang sangat baik digunakan untuk membuat lubang senter (Gambar 8.14). Gambar 8.14 Bor senter (center drill) D. Pengasahan Kembali Mata Bor Pengasahan kembali dapat dilakukan pada mesin asah bor atau peralatan perlengkapan asah serta bisa juga dengan tangan. 1. Pengasahan sempurna penyayat hanya dapat dicapai dengan mesin asah bor atau perlengkapan asah (Gambar 8.15). Keuntungannya, kehilangan bahan perkakas akibat pengasahan minimal dan ketepatan sudut penyayat semakin akurat. Mesin ini dapat disetel sesuai dengan sesuai garis tengah bor dan panjang bor. Dengan memiringkan bor atau perlengkapan asah, maka setiap sudut ujung dan sudut bebas yang dikehendaki atau koreksi bor tertentu, dapat diasah secara tepat. 2. Jika bor diasah dengan menggunakan tangan (secara cara manual), maka dibutuhkan banyak latihan, pengetahuan, dan konsentrasi. Pada pengasahan secara manual, mata bor harus didinginkan secara intensif dengan cara mencelupkan mata bor ke cairan pendingin. Jika dalam keadaan terpaksa/darurat dilakukan pengasahan kering, maka bor tidak boleh dipanasi melebihi daya tahan panas tangan, karena ini dapat mengakibatkan hangus dan bahaya retak pengasahan. Gambar 8.15 Pengasahan mata bor dengan mesin asah Pengasahan mata bor dengan tangan (Gambar 8.16), mata bor didekatkan pada cakram dengan sudut penyetelan yang besarnya setengah sudut pucuk (Gambar 8.16a). Mata bor yang diasah harus diberi dudukan mendatar dan pucuk bor diposisikan sedikit di atas sumbu cakram (Gambar 8.16b). Pada kedudukan ini bor dibimbing ke atas dan ke bawah. Bidang penyayat mata bor pertama diasah, kemudian diputar 180 dan bidang penyayat kedua diasah. Gambar 8.16 Pengasahan dengan tangan Penera/mal asahan digunakan untuk memeriksa kebenaran hasil pengasahan (Gambar 8.17), yang diperiksa ialah sudut pucuk, sudut asah relief, dan sudut penyayat lintang. Penera yang digunakan ialah penera tetap dan penera yang dapat disetel untuk macam-macam sudut pucuk. Pengujian dilakukan menurut metode celah cahaya. Penera asah harus diletakkan dengan benar pada bor. 253

21 Gambar 8.17 Penggunaan penera tetap Kesalahan yang dapat ditimbulkan akibat pengasahan dengan tangan sebagai berikut. 1. Sudut pucuk tidak sama (Gambar 8.18a). Pucuk bor memang berada di tengah, namun yang melaksanakan penyayatan hanya satu penyayat. Akibatnya, bor dibebani sepihak, penyayat cepat aus, bor melenceng, sehingga lubang bor menjadi tidak tepat dan kasar. 2. Panjang penyayat tidak sama (Gambar 8.18b), namun kedua sudut pucuknya sama besar, pucuk bor tidak terletak di tengah. Akibatnya, garis tengah lubang lebih besar daripada garis tengah bor. 3. Sudut pucuk dan panjang penyayat tidak sama (Gambar 8.18c), bor dibebani sepihak. Akibatnya, lubang lebih besar dan tidak bersih, bor cepat tumpul, dan penyayat bisa retak. 4. Pengasahan relief terlalu kecil. Akibatnya, bor dapat tersandung dalam lubang, sehingga diperlukan tekanan laju yang lebih besar. 5. Pengasahan relief terlalu besar. Akibatnya, bor bisa tersangkut dan patah. Pedoman dasar: Kedua penyayat harus senantiasa sama panjang dan memiliki sudut yang sama besar. 254 Gambar 8.18 Kesalahan pengasahan (a) sudut pucuk tidak sama, (b) panjang penyayat tidak sama, (c) sudut pucuk dan panjang penyayat tidak sama, dan (d) pembentukan serpih merata pada penyayat yang panjangnya sama dan sudut pucuk yang sama E. Pencekaman Mata Bor dan Benda Kerja Cekam mata bor yang biasa digunakan adalah cekam rahang tiga (Gambar 8.19). Kapasitas pencekaman untuk jenis cekam mata bor ini maksimal diameter 13 mm. Apabila diamater mata bor lebih besar dari 13 mm, maka untuk memasang mata bor tersebut tidak menggunakan cekam. Apabila mata bor terlalu kecil untuk dimasukkan pada tempat pahat gurdi maka perlu disambung dengan sarung tirus/drill sleeve (Gambar 8.20). Apabila masih kurang besar karena diameter lubang pada mesin terlalu besar, sarung tirus tersebut disambung lagi dengan sambungan sarung tirus/drill socket.

22 Gambar 8.19 Cekam mata bor rahang tiga dengan kapasitas maksimal mata bor 13 mm. Gambar 8.20 Cekam bor terpasang pada batang tirus, sarung tirus (drill sleeve), dan sambungan sarung tirus (drill socket), dan mata bor yang dipasang pada dudukan pahat gurdi Benda kerja yang akan dikerjakan pada mesin gurdi bentuknya bisa bermacammacam. Untuk benda berbentuk kotak, pencekaman benda kerja bisa menggunakan ragum (Gambar 8.21.). Benda kerja yang tidak terlalu besar ukurannya biasanya dicekam dengan ragum meja (table vise) atau ragum putar (swivel vise). Apabila diinginkan membuat lubang pada posisi menyudut pencekaman bisa menggunakan ragum sudut (angle vise). Benda kerja yang dipasang pada ragum hendaknya diatur supaya bagian yang menonjol tidak terlalu tinggi (Gambar 8.22). Selain itu, agar pada waktu benda kerja ditekan oleh mata bor tidak berubah posisi, maka di bawah benda kerja perlu didukung oleh dua buah balok paralel. Standard Macine Table vise Swivel vise Angle vise Gambar 8.21 Ragum meja (table vise), Ragum putar (swivel vise), dan Ragum sudut (angle vise) untuk mencekam benda kerja pada mesin gurdi 255

23 Gambar 8.22 Pemasangan benda kerja sebaiknya tidak terlalu tinggi, dan didukung oleh dua buah paralel Agar ragum tidak bergetar atau bergerak ketika proses pembuatan lubang, sebaiknya ragum diikat dengan klem C (Gambar 8.23). Beberapa alat bantu pencekaman yang lain bisa juga digunakan untuk mengikat benda kerja pada meja mesin gurdi. Benda kerja dengan bentuk tidak teratur, terlalu tebal atau terlalu tipis tidak mungkin bisa dipegang oleh ragum, maka pengikatan pada meja mesin gurdi dilakukan dengan alat bantu pencekaman (Gambar 8.23) dengan bantuan beberapa buah baut T. Gambar 8.23 Alat bantu pencekaman benda kerja pada meja mesin gurdi: pelat siku (Angle Plate), Blok dan klem (V-Block and Clamp), Klem V (V-Clamp), Klem C (C-Clamp), Blok bertingkat (Step-Block), Klem ekor melengkung (Bent-tail Machine Clamp), Klem jari (Finger Machine Clamp), dan Klem pengikat (Machine Strap Clamp) Pengikatan benda kerja yang benar (correct) dan yang tidak benar (incorrect) dapat dilihat pada Gambar

24 Gambar 8.24 Cara pengikatan benda kerja di meja mesin gurdi dengan bantuan klem dan baut T 1. Pengencangan Bor Bor dengan gagang silindris (Gambar 8.25) pada umumnya dibuat sampai garis tengah 16 mm. Model khusus dengan lidah pembawa untuk gaya puntir yang lebih besar (Gambar 8.25a) hanya cocok untuk kepala bor yang sesuai, ia tidak dapat berputar di dalam kepala bor, sehingga dengan demikian gagang dan dagu penjepit lebih awet. Bor dengan gagang segi empat digunakan untuk mesin bor tangan (uliran bor, palang bor, dan sebagainya). Gambar 8.25 Mata bor spiral dengan gagang silindris dan kepala bor Aturan-aturan kerja pada pengencangan mata bor. a. Perhatikan pengencangan mata bor yang benar. Hanya bor yang tidak goyah dan duduk erat, memberi jaminan kerja yang tepat dan bersih. Jika bor tidak duduk dengan erat di dalam kepala bor, maka ia dapat macet di dalam benda kerja yang dibor atau terbawa disertai kejutan bahayanya bisa patah! Jika hal ini terjadi, maka gagang bor tergesek dan terbentuk tarikan yang merupakan penyebab kenyataan bahwa bor tidak dapat lagi dikencangkan tepat senter, ia bergetar, memberi lubang yang tidak tepat, dan seterusnya. b. Bor dengan gagang silindris harus ditancapkan sampai menumpu pada dasar kepala bor (Gambar 8.26). Jika ia tidak menyentuh dasar, pada saat pemboran ia akan bergeser ke arah sumbu. Akibatnya, ukuran kedalaman lubang bor tidak tepat, bor terpeleset, tersangkut, dan patah. 257

25 c. Kepala penjepit harus dibersihkan dari waktu ke waktu, diperbaiki dan bila perlu diganti. Pengerjaan dengan kepala bor yang rusak tidak dibolehkan. d. Bor dengan gagang kerucut. Gagang kerucut dan kerucut dalam harus bersih. Tidak boleh terdapat serpih, lekukan, debu, minyak atau gemuk pada gagang atau kerucut dalam, karena hal ini dapat mengakibatkan bergetarnya atau terpelesetnya bor (Gambar 8.27). e. Selubung reduksi. Biasanya tidak boleh dipasangkan lebih dari dua selubung bertumpukan karena dapat mengakibatkan bergetarnya bor dan tidak bundar putarannya. Periksa setelah pengencangan apakah bor berputar tepat bundar! Gambar 8.26 Bor harus dikencangkan dengan benar Gambar 8.27 Kerucut perkakas dibersihkan 2. Pengencangan Benda Kerja Gaya puntir spindel bor yang muncul bisa berakibat memutar benda kerja. Untuk menghindarkan kecelakaan (luka tangan, Gambar 8.28), benda kerja harus dikencangkan dengan erat waktu pemboran. Gambar 8.28 Kencangkan benda kerja dengan erat Aturan kerja pada pengencangan benda kerja sebagai berikut. a. Sebelum dilakukan pengencangan, bersihkan meja bor dan bidang alas benda kerja, alat pengencang, perlengkapan bor dan sejenisnya secara teliti dari serpih/kotoran supaya didapat landasan yang tepat dan aman. b. Amankan benda kerja dari benda yang tidak dipakai. Benda-benda kerja yang tidak dikencangkan dengan erat akan tergoncang, lubang bor menjadi lebih besar dan tidak tepat. Terutama oleh bor spiral pendek benda kerja yang tidak dikencangkan atau pengencanganya buruk, akan mudah terseret ke atas. Bahaya ini terutama terdapat juga pada pemboran pelat logam. Akibatnya, kerusakan benda kerja atau bor patah. c. Benda kerja (contohnya baja U, siku, dan pipih) tidak boleh bergetar pada saat pemboran, karena bor akan bergetar. Akibatnya, penyayat retak dan cepat menumpul. d. Pengencangan benda kerja bukan hanya bila lubang yang dibor besar, semua pemboran benda kerja harus dipegang kuat secara meyakinkan. 258

26 Contoh pengencangan: Pelat logam dan sejenisnya harus diamankan dengan menahannya pada jepitan kikir (Gambar 8.29), untuk itu benda kerja tersebut diletakkan di atas alas kayu. Benda kerja yang pendek dan kecil harus dijepitkan pada ragum (Gambar 8.30). Ragum mesin dapat dilengkapi dengan dagu penjepit yang lurus dan sejajar. Dengan sebuah dagu penjepit yang dapat dikencangan, benda kerja (Gambar 8.31) dapat diputar dengan skala derajat, atau dapat diputar untuk pemboran lubang pada berbagai arah. Pengencangan dilakukan oleh baut ulir dengan engkol atau kunci (Gambar 8.30, 8.31, 8.32). Pada produksi massa, pengencangan secara cepat dan waktu pengencangan yang singkat, pengencangan dilakukan dengan engkol tangan eksentris atau dengan udara kempa. Benda kerja silindris dikencangkan di dalam catok penyenter (Gambar 8.32), dengan penjepit (Gambar 8.34) atau dengan sebuah prisma bor (Gambar 8.35). Gambar 8.35 kanan memperlihatkan sebuah prisma bor yang dapat disetel, sehingga dapat melakukan pemboran tembus secara leluasa. Gambar 8.29 Pengencangan plat logam Gambar 8.30 Penjepitan pada ragum Gambar 8.31 Ragum mesin dengan penjepit yang dapat diputar Gambar 8.32 Ragum mesin penyenter Perhatikan! Benda kerja harus dijepit di tengah-tengah ragum (Gambar 8.33). Pada pengencangan benda kerja yang rendah harus digunakan alas yang sama tingginya, jika tidak benda kerja akan terperosok ke bawah akibat tekanan. Periksa posisi benda kerja dengan siku sebelum dikencangkan. Penyiapan pusat lubang benda kerja dapat dilakukan dengan sebuah penitik (penyenter) yang dijepitkan di dalam spindel bor. 259

27 Betul Salah Betul Salah Gambar 8.33 Penjepitan yang betul dan yang salah Gambar 8.34 Penjepit Gambar 8.35 Prisma bor yang dapat disetel Benda kerja yang berat dan memakan tempat dikencangkan pada meja bor, misalnya dengan besi penjepit dan ganjal (Gambar 8.37) serta unsur penjepit lainya. Perhatikan! Meja bor harus bersih dan bebas dari serpih besi atau kaki penjepit harus mendekap rapat pada benda kerja dan alas pengganjal. Alas harus mantap dan besi penjepit harus kuat. Sekrup pengencang harus disusun sedekat mungkin pada benda kerja (Gambar 8.36), supaya tekanannya merata. Pada pengencangan yang tidak tepat, benda kerja dapat terlontar, sehingga tidak hanya perkakas dan mesin yang rusak, melainkan dapat juga menimbulkan kecelakaan berat bagi operator mesin. Pada lubang tembus harus diperhatikan bahwa bor tidak sampai melubangi meja pengencang, tetapi masuk ke dalam lubang serpih atau kayu alas pengganjal. Pengencangan di dalam peralatan pelengkap bor, benda kerja yang akan dibor dimasukkan dalam sebuah rangka (peralatan pelengkap) dan dikencangkan dengan erat. Bor diberi jalur penuntun yang sangat tepat di dalam sebuah lubang dudukan bor (Gambar 8.38b). Penggunaannya pada produksi berantai. Peralatan pelengkap bor memungkinkan penghematan waktu karena penggoresan lubang tidak perlu dilakukan. Jika banyak lubang yang dikerjakan pada benda kerja yang rumit penghematan waktu dan ketepatan yang tinggi itu akan jauh lebih besar dibandingkan dengan melalui proses penggoresan. Selain itu, tiap benda kerja benarbenar sama dengan benda kerja lainya, mereka dapat dipertukarkan. 260 Gambar 8.36 Pengencangan yang betul dan yang salah dengan ganjal besi pengencang

28 Gambar 8.37 Pengencangan dengan besi pengganjal F. Elemen Dasar Proses Gurdi Gambar 8.38 a. Pemboran tanpa penuntunan b. Pemboran penuntunan Parameter proses gurdi dapat ditentukan berdasarkan gambar proses gurdi (Gambar 8.39), rumus-rumus kecepatan potong, dan gerak makan. Parameter proses gurdi pada dasarnya sama dengan parameter proses pemesinan yang lain, akan tetapi dalam proses gurdi selain kecepatan potong, gerak makan, dan kedalaman potong perlu dipertimbangkan pula gaya aksial, dan momen puntir yang diperlukan pada proses gurdi. Parameter proses gurdi tersebut sebagai berikut. 1. Kecepatan Potong π dn v = ; m/menit... ( 8.1) Gambar 8.39 Gambar skematis proses gurdi/drilling 2. Gerak Makan (Feed) a. Untuk mesin gurdi jenis gerak makan dilakukan secara manual (Hand-feed Drilling Machine), tidak ada rumus tertentu yang digunakan, karena proses pemakanan dilakukan berdasarkan perkiraan operator mesin. b. Untuk mesin gurdi dengan gerak makan dilakukan secara otomatis oleh tenaga motor listrik (Power-feed Drilling Machine) gerak makan bisa ditentukan berdasarkan Tabel

29 Tabel 8.2 Putaran mata bor dan gerak makan pada beberapa jenis bahan Selain menggunakan Tabel 8.2, gerak makan bisa diperkirakan dengan rumus empiris berikut. Untuk baja: f = 0,084 3 d ; mm/put... ( 8.2) Untuk besi tuang: f = 0,13 3 d ; mm/put... (8.3) 262

30 3. Kedalaman Potong a = d/2; mm... (8.4) 4. Waktu Pemotongan lt t c = 2 ; menit... (8.5) fn 5. Kecepatan Pembentukan Beram 2 π d 2fn Z = ; cm 3 /menit... (8.6) G. Perencanaan Proses Gurdi Mesin gurdi bisa membuat lubang dengan jangkauan diameter 1/16 inchi sampai dengan 2 inchi (sekitar 1,6 mm sampai dengan 50 mm). Perencana proses gurdi hendaknya merencanakan langkah pembuatan lubang terutama untuk lubang dengan diameter relatif besar (di atas 10 mm). Hal tersebut perlu dilakukan karena pada mata bor yang relatif besar, ujungnya tumpul, sehingga pada tengah pahat tidak terjadi penyayatan tetapi proses ekstrusi. Selain itu pada sumbu pahat (diameter mata bor = 0), kecepatan potongnya adalah nol (rumus 8.1), sehingga penekanan pahat ke bawah menjadi sangat berat (Gambar 8.40). Berdasarkan uraian di atas maka untuk membuat lubang dengan diameter relatif besar hendaknya diawali dengan mata bor yang memiliki diameter lebih kecil dulu. Misalnya untuk membuat lubang diameter 20 mm, diawali dengan mata bor 5 mm, kemudian 8 mm, dan 16 mm. Proses pembuatan lubang menggunakan mata bor biasanya adalah lubang awal, yang nantinya akan dilanjutkan dengan pengerjaan lanjutan, sehingga ketelitian dimensi lubang bukan menjadi tuntutan utama. Ketelitian proses gurdi adalah pada posisi lubang yang dibuat terhadap bidang yang menjadi basis pengukuran maupun terhadap lubang yang lain. Permasalahan yang terjadi pada proses gurdi 90 persen disebabkan karena kesalahan penggerindaan ujung mata bor. Kesalahan penggerindaan tersebut bisa menimbulkan sudut ujung salah/ tidak simetris, dan panjang sisi potong yang tidak sama (Gambar 8.41). Hal tersebut mengakibatkan posisi lubang tidak akurat. Gambar 8.40 Proses gurdi konvensional, pada sumbu pahat kecepatan potong adalah nol. Kecepatan potong membesar ke arah diameter luar. Gambar 8.41 (a) Mata bor dengan sudut sisi potong sama tetapi panjangnya berbeda, dan (b) mata bor dengan sudut sisi potong dan panjang sisi potong tidak sama 263

31 Lubang yang dibuat dengan mata bor, apabila nantinya dibuat ulir dengan proses pengetapan harus diperhitungkan diameternya agar diperoleh ulir yang sempurna. Rumus diameter lubang atau diameter mata bor untuk ulir dengan kisar dan diameter tertentu sebagai berikut. TDS = OD 1 N... (8.7) Keterangan: TDS = Tap drill size/ukuran lubang (inchi) OD = Outside Diameter/diameter luar N = jumlah ulir tiap inchi Untuk ulir metris, rumus diameter mata bor adalah: TDS = OD p... (8.8) Keterangan: p = kisar ulir (mm) Hasil perhitungan rumus tersebut dapat dilihat pada Tabel 8.3. Tabel 8.3 Kisar ulir dan ukuran diameter mata bor 264

32 Tabel 8.4 Kisar ulir dan ukuran diameter mata bor Proses pembuatan lubang dengan mesin gurdi biasanya dilakukan untuk pengerjaan lubang awal. Pengerjaan selanjutnya dilakukan setelah lubang dibuat oleh mata bor (Gambar 8.42). Proses kelanjutan dari pembuatan lubang tersebut misalnya: reaming (meluaskan lubang untuk mendapatkan diameter dengan toleransi ukuran tertentu), taping (pembuatan ulir), dan counterboring (lubang untuk kepala baut tanam). (a) (b) (c) Gambar 8.42 Proses kelanjutan setelah dibuat lubang dengan: (a) reaming, (b) tapping, dan (c) counterboring 265

33 266

34 BAB 9 MENGENAL PROSES SEKRAP (SHAPING) 267

35 Mesin sekrap (shaping machine) disebut pula mesin ketam atau serut. Mesin ini digunakan untuk mengerjakan bidang-bidang yang rata, cembung, cekung, beralur, dan lain-lain pada posisi mendatar, tegak, ataupun miring. Mesin sekrap adalah suatu mesin perkakas dengan gerakan utama lurus bolak-balik secara vertikal maupun horizontal. Prinsip pengerjaan pada mesin sekrap adalah benda yang disayat atau dipotong dalam keadaan diam (dijepit pada ragum) kemudian pahat bergerak lurus bolak-balik atau maju mundur melakukan penyayatan. Hasil gerakan maju mundur lengan mesin/pahat diperoleh dari motor yang dihubungkan dengan roda bertingkat melalui sabuk (belt). Dari roda bertingkat, putaran diteruskan ke roda gigi antara dan dihubungkan ke roda gigi penggerak engkol yang besar. Roda gigi tersebut beralur dan dipasang engkol melalui tap. Jika roda gigi berputar maka tap engkol berputar eksentrik menghasilkan gerakan maju mundur lengan. Kedudukan tap dapat digeser sehingga panjang eksentrik berubah dan berarti pula panjang langkah berubah. Mekanisme ini dapat dilihat pada Gambar 9.4. A. Mesin Sekrap dan Jenis-jenisnya 1. Jenis-Jenis Mesin Sekrap Mesin sekrap adalah mesin yang relatif sederhana. Biasanya digunakan dalam ruang alat atau untuk mengerjakan benda kerja yang jumlahnya satu atau dua buah untuk prototype (benda contoh). Pahat yang digunakan sama dengan pahat bubut. Proses sekrap tidak terlalu memerlukan perhatian/ konsentrasi bagi operatornya ketika melakukan penyayatan. Mesin sekrap yang sering digunakan adalah mesin sekrap horizontal. Selain itu, ada mesin sekrap vertikal yang biasanya dinamakan mesin slotting/slotter. Proses sekrap ada dua macam yaitu proses sekrap (shaper) dan planner. Proses sekrap dilakukan untuk benda kerja yang relatif kecil, sedang proses planner untuk benda kerja yang besar. a. Mesin sekrap datar atau horizontal (shaper) Mesin jenis ini umum dipakai untuk produksi dan pekerjaan serbaguna terdiri atas rangka dasar dan rangka yang mendukung lengan horizontal (lihat Gambar 9.1). Benda kerja didukung pada rel silang sehingga memungkinkan benda kerja untuk digerakkan ke arah menyilang atau vertikal dengan tangan atau penggerak daya. Pada mesin ini pahat melakukan gerakan bolak-balik, sedangkan benda kerja melakukan gerakan ingsutan. Panjang langkah maksimum sampai mm, cocok untuk benda pendek dan tidak terlalu berat. Gambar 9.1 Mesin sekrap datar atau horizontal (shaper) b. Mesin sekrap vertikal (slotter) Mesin sekrap jenis ini digunakan untuk pemotongan dalam, menyerut dan bersudut serta untuk pengerjaan permukaan-permukaan yang sukar dijangkau. Selain itu mesin ini juga bisa digunakan untuk operasi yang memerlukan pemotongan vertikal 268

36 (Gambar 9.2). Gerakan pahat dari mesin ini naik turun secara vertikal, sedangkan benda kerja bisa bergeser ke arah memanjang dan melintang. Mesin jenis ini juga dilengkapi dengan meja putar, sehingga dengan mesin ini bisa dilakukan pengerjaan pembagian bidang yang sama besar. c. Mesin planner Digunakan untuk mengerjakan benda kerja yang panjang dan besar (berat). Benda kerja dipasang pada eretan yang melakukan gerak bolak-balik, sedangkan pahat membuat gerakan ingsutan dan gerak penyetelan. Lebar benda ditentukan oleh jarak antartiang mesin. Panjang langkah mesin jenis ini ada yang mencapai 200 sampai mm. Gambar 9.2 Mesin sekrap vertikal (slotter) Gambar 9.3 Mesin sekrap eretan (planner) 2. Mekanisme Kerja Mesin Sekrap Mekanisme yang mengendalikan mesin sekrap ada dua macam yaitu mekanik dan hidrolik. Pada mekanisme mekanik digunakan crank mechanism (Gambar 9.4). Pada mekanisme ini roda gigi utama (bull gear) digerakkan oleh sebuah pinion yang disambung pada poros motor listrik melalui gear box dengan empat, delapan, atau lebih variasi kecepatan. RPM dari roda gigi utama tersebut menjadi langkah per menit (strokes per minute, SPM). Gambar skematik mekanisme dengan sistem hidrolik dapat dilihat pada Gambar 9.4. Mesin dengan mekanisme sistem hidrolik kecepatan sayatnya dapat diukur tanpa bertingkat, tetap sama sepanjang langkahnya. Pada tiap saat dari langkah kerja, langkahnya dapat dibalikkan sehingga jika mesin macet lengannya dapat ditarik kembali. Kerugiannya yaitu penyetelen panjang langkah tidak teliti. Gambar 9.4 Mekanisme mesin sekrap 269

37 3. Nama Bagian-Bagian Mesin Sekrap a. Bagian Utama Mesin (lihat Gambar 9.5) Badan mesin Merupakan keseluruhan mesin tempat mekanik penggerak dan tuas pengatur (Gambar 9.5). Meja mesin Fungsinya merupakan tempat kedudukan benda kerja atau penjepit benda kerja. Meja mesin didukung dan digerakkan oleh eretan lintang dan eretan tegak. Eretan lintang dapat diatur otomatis (Gambar 9.5). Lengan Fungsinya untuk menggerakan pahat maju mundur. Lengan diikat dengan engkol menggunakan pengikat lengan. Kedudukan lengan di atas badan dan dijepit pelindung lengan agar gerakannya lurus (Gambar 9.5). Eretan pahat Fungsinya untuk mengatur ketebalan pemakanan pahat. Dengan memutar roda pemutar maka pahat akan turun atau naik. Ketebalan pamakanan dapat dibaca pada dial. Eretan pahat terpasang di bagian ujung lengan dengan ditumpu oleh dua buah mur baut pengikat. Eretan dapat dimiringkan untuk penyekrapan bidang bersudut atau miring. Kemiringan eretan dapat dibaca pada pengukur sudut eretan (Gambar 9.5). Pengatur kecepatan Fungsinya untuk mengatur atau memilih jumlah langkah lengan mesin per menit. Untuk pemakanan tipis dapat dipercepat. Pengaturan harus pada saat mesin berhenti (Gambar 9.5). Tuas panjang langkah Berfungsi mengatur panjang pendeknya langkah pahat atau lengan sesuai panjang benda yang disekrap. Pengaturan dengan memutar tap ke arah kanan atau kiri (Gambar 9.5). Tuas posisi pahat Tuas ini terletak pada lengan mesin dan berfungsi untuk mengatur kedudukan pahat terhadap benda kerja. Pengaturan dapat dilakukan setelah mengendorkan pengikat lengan (Gambar 9.5). Tuas pengatur gerakan otomatis meja melintang Untuk menyekrap secara otomatis diperlukan pengaturan-pengaturan panjang engkol yang mengubah gerakan putar mesin pada roda gigi menjadi gerakan lurus meja. Dengan demikian meja melakukan gerak ingsutan (feeding). 270 Gambar 9.5 Bagian utama mesin

38 b. Alat potong 1) Prinsip dasar pemotongan Pahat bergerak maju mundur, benda kerja bergerak ke arah melintang. Pemotongan hanya terjadi pada gerak langkah maju, pada saat langkah mundur benda kerja bergeser (Gambar 9.6). Gambar 9.6 Prinsip pemotongan 2) Bentuk pahat sekrap (Gambar 9.7) Gambar 9.7 Pahat sekrap kasar lurus dan melengkung Gambar 9.9 Pahat sekrap sisi, sisi kasar, dan sisi rata Gambar 9.8 Pahat sekrap datar dan runcing a) pahat sekrap kasar lurus b) pahat sekrap kasar lengkung c) pahat sekrap datar (Gambar 9.8) d) pahat sekrap runcing (Gambar 9.8) e) pahat sekrap sisi (Gambar 9.9) f) pahat sekrap sisi kasar (Gambar 9.9) g) pahat sekrap sisi datar (Gambar 9.9) h) pahat sekrap profil (Gambar 9.10) i) pahat sekrap masuk ke dalam atau pahat sekrap masuk ke luar lurus (lihat Gambar 9.11) j) pahat sekrap masuk dalam atau pahat sekrap masuk ke luar diteruskan (lihat Gambar 9.11) Gambar 9.10 Pahat sekrap profil 3) Sudut asah pahat Gambar 9.11 Pahat sekrap dalam lurus dan pahat luar Sudut sudut pahat (Gambar 9.12) α = sudut bebas β = sudut mata potong (baji) γ = sudut buang δ = sudut potong (α + β) Gambar 9.12 Sudut asah pahat 271

39 4) Jenis bahan pahat a) H.S.S (Gambar 9.13.). Digunakan untuk memotong material yang mempunyai tegangan tarik tinggi. b) Carbide (Gambar 9.13). Digunakan untuk benda-benda tuangan. Gambar 9.13 Jenis pahat sekrap c. Elemen Dasar dan Perencanaan Proses Sekrap Gambar 9.14 Proses sekrap B. Elemen Dasar Proses Sekrap Elemen pemesinan dapat dihitung dengan rumus-rumus yang identik dengan elemen pemesinan proses pemesinan yang lain. Pada proses sekrap gerak makan (f) adalah gerakan pahat per langkah penyayatan, kecepatan potong adalah kecepatan potong rata-rata untuk gerak maju dan gerak kembali dengan perbandingan kecepatan = V m /V r. Harga R s < 1. (Gambar 9.14). Elemen dasar tersebut sebagai berikut. 1. Kecepatan potong rata-rata np lt (1 R) s v = ; mm/menit... (9.1) l t = l v + l w + l n n p = jumlah langkah per menit l v 20 mm l n 10 mm 2. Kecepatan makan v f = f n p ; mm/menit... (9.2) f = gerak makan; mm/langkah 3. Waktu pemotongan t c = w ;menit... (9.3) v f 272

40 4. Kecepatan penghasilan beram Z = a f v; cm 3 /menit... (9.4) Besar kecilnya kecepatan potong tergantung pada jenis material yang dipotong dan alat yang digunakan. Daftar kecepatan potong dapat dilihat pada Tabel 9.1. Tabel 9.1 Shaper Speeds dan Feeds Perencanaan Proses Sekrap a. Pencekaman Benda Kerja Benda persegi yang kecil dapat dipasang pada ragum (lihat Gambar 9.15). Gambar 9.15 Pencekaman benda kerja persegi Sebelum proses sekrap dilakukan perlu diperiksa kesejajaran garis ukuran yang akan disekrap dengan mulut ragum. Untuk mempermudah proses pensejajaran antara mulut ragum dan bagian yang akan disekrap digunakanlah parallel blok. Gambar 9.16 Pencekaman benda yang tidak rata Pencekaman benda kerja disesuaikan dengan contour permukaan benda kerja yang akan disekrap. Untuk mencekam benda kerja yang memiliki permukaan tidak beraturan atau tidak rata kita harus memasang dan mengganjal benda kerja dengan besi bulat yang dapat menekan pada satu titik (lihat Gambar 9.16). Untuk menjepit benda kerja yang berbentuk tabung, ada kalanya di bagian bawah benda kerja diganjal dengan semacam pelat yang tipis atau bisa juga menggunakan parallel blok. (Gambar 9.17). 273

41 Gambar 9.17 Pencekaman sumbu atau tabung Selain itu, paralel blok yang ada juga bisa dimanfaatkan sebagai landasan pada saat proses pencekaman benda kerja yang berbentuk segmen atau sektor (Gambar 9.18). Gambar 9.18 Pencekaman benda segmen atau sektor Benda kerja yang mempunyai dimensi cukup besar dan tidak mungkin dicekam dengan ragum, dapat dicekam dengan menggunakan klem (Gambar 9.19). Perhatikan posisi pengekleman benda kerja terhadap arah pemotongan. Gambar 9.19 Pengkleman benda kerja b. Syarat Pengekleman Benda Kerja Ada beberapa syarat yang harus dipenuhi ketika kita melakukan pengkleman benda kerja (Gambar 9.20) 1) Klem harus horizontal 2) Jarak A harus lebih kecil dari B 3) Mur dan baut T harus terpasang dengan ukuran yang sesuai dengan alur meja. 274 Gambar 9.20 Syarat Benda kerja besar yang akan dipotong seluruh permukaannya, biasanya diklem dengan menggunakan klem samping (Gambar 9.21). Jumlah klem yang digunakan tergantung besar kecilnya benda kerja.

42 Gambar 9.21 Klem samping Blok siku juga bisa dipergunakan sebagai alat bantu pengekleman benda kerja (Gambar 9.22). Caranya, blok siku diikat dengan baut T pada meja sekrap, kemudian benda kerja yang akan disekrap diklem dengan blok siku yang sudah terpasang pada meja sekrap. Gambar 9.22 Pengekleman benda dengan blok siku c. Pencekaman Alat Potong Pencekaman alat potong atau pahat pada mesin sekrap disesuaikan dengan ukuran mesin dan meja mesin. Gambar 9.23 adalah cara pencekaman pahat pada mesin sekrap dengan ukuran yang besar. Gambar 9.24 adalah pencekaman pahat pada mesin sekrap kecil. Yang perlu diingat pada saat mencekam pahat pada mesin sekrap, pahat diusahakan dicekam sekuat mungkin. Hal ini dikarenakan pada saat langkah pemakanan, pahat adalah salah satu bagian yang mengalami benturan (impact) terbesar dengan benda kerja. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pemasangan pahat pada mesin sekrap sebagai berikut. Gambar 9.23 Pencekaman mesin sekrap besar Gambar 9.24 Pencekaman pahat mesin sekrap kecil 1) Pahat dipasang pada rumah ayunan kira-kira mm keluar dari rumah ayunan (lihat Gambar 9.25). Pada posisi ini pahat cukup kuat untuk menahan beban potong. 275

43 Gambar 9.25 Posisi pemasangan pahat 2) Pencekaman pahat diusahakan sependek mungkin. Dikarenakan, jika pemasangan pahat terlalu panjang, pada saat terjadi impact maka pahat akan menjadi lentur dan kemungkinan besar pahat akan patah (Gambar 9.26). Gambar 9.26 Keadaan pahat yang terlalu panjang 3) Pada saat langkah pemakanan, rumah ayunan pahat dimiringkan berlawanan arah dengan sisi potong pahat (Gambar 9.27). Gambar 9.27 Posisi rumah ayunan berlawanan dengan sisi potong pahat 4) Pada saat proses pembuatan alur pada benda kerja, rumah ayunan pahat dipasang tegak lurus terhadap sisi potong pahat (Gambar 9.28). 276 Gambar 9.28 Posisi rumah ayunan tegak lurus 5) Pada proses pembuatan alur dalam, pahat harus mempergunakan alat bantu tambahan yaitu klem pemegang pahat, dengan alat ini memungkinkan pahat untuk membuat alur dengan kedalaman yang diinginkan (Gambar 9.29).

44 Gambar 9.29 Alat bantu pemegang pahat 6) Pada saat langkah pemotongan sisi benda kerja, posisikan rumah ayunan dan pahat dalam keadaaan miring/membuat sudut lancip terhadap benda kerja (Gambar 9.30). Gambar 9.30 Posisi pahat pada pemotongan sudut 7) Pada saat langkah pemakanan menyudut pada benda kerja, posisikan rumah ayunan dan pahat miring terhadap bidang yang akan disayat/membentuk sudut lancip (Gambar 9.31). Gambar 9.31 Posisi pahat pada pemotongan sisi d. Proses Sekrap Menjalankan mesin 1) Lengan digerakkan dengan cara memutar roda pemeriksa untuk melihat kemungkinan tertabraknya lengan. 2) Menentukan banyak langkah per menit. 3) Motor mesin dihidupkan. Dengan cara memasukkan tuas kopling mesin mulai bekerja. Mencoba langkah pemakanan (feeding) dari meja, mulai dari langkah halus sampai langkah kasar. Perhatikan seluruh gerak mesin 4) Menghentikan kerja mesin dilakukan dengan cara melepas tuas kopling kemudian matikan motor. Proses penyekrapan Penyekrapan datar Penyekrapan bidang rata adalah penyekrapan benda kerja agar menghasilkan permukaan yang rata. Penyekrapan bidang rata dapat dilakukan dengan cara mendatar (horizontal) dan cara tegak (vertikal). Pada penyekrapan arah mendatar yang bergerak adalah benda kerja atau meja ke arah kiri kanan. Pahat melakukan 277

45 langkah penyayatan dan ketebalan diatur dengan menggeser eretan pahat. Adapun langkah persiapan penyekrapan bidang mendatar sebagai berikut. 1) Pemasangan benda kerja pada ragum. 2) Pemasangan pahat rata. 3) Pengaturan panjang langkah pahat. 4) Pengaturan kecepatan langkah pahat. 5) Pengaturan gerakan meja secara otomatis. 6) Setting pahat terhadap benda kerja. Penentuan ketebalan penyayatan pahat. Untuk pemakanan banyak digunakan pahat kasar. Besarnya feeding diambil = 1/3 dari tebal pemakanan. 1) Kedalaman pemotongan dilakukan dari eretan alat potong. 2) Feeding dilakukan oleh gerakan meja. 3) Meja bergeser pada saat lengan luncur bergerak mundur. Penyekrapan tegak Pada penyekrapan tegak, yang bergerak adalah eretan pahat naik turun. Pengaturan ketebalan dilakukan dengan menggeser meja. Pahat harus diatur sedemikian rupa (menyudut) sehingga hanya bagian ujung saja yang menyayat dan bagian sisi dalam keadaan bebas. Tebal pemakanan diatur tipis ± 50 mm. Langkah kerja penyekrapan tegak sesuai dengan penyekrapan yang datar. 1) Kedalaman pemotongan dilakukan oleh gerakan meja. 2) Feeding dilakukan oleh gerakan eretan alat potong. Penyekrapan menyudut Penyekrapan bidang menyudut adalah penyekrapan benda kerja agar menghasilkan permukaan yang miring/sudut. Pada penyekrapan ini yang bergerak adalah eretan pahat maju mundur. Pengaturan ketebalan dilakukan dengan memutar ereten pahat sesuai dengan kebutuhan sudut pemakanan. 1) Kedalaman pemotongan dilakukan oleh gerakan meja 2) Feeding dilakukan oleh eretan alat pemotong. Penyekrapan alur Menurut alur penyekrapan, mesin sekrap dapat digunakan untuk membuat alur: 1) Alur terus luar 2) Alur terus dalam 3) Alur buntu 4) Alur tembus Secara garis besar, pembuatan alur pada mesin sekrap harus memperhatikan beberapa hal sebagai berikut. 1) Pembuatan garis batas luar. 2) Pengerjaan pahat. 3) Pengerjaan pendahuluan. Alur terus luar di antaranya alur U, alur V, dan alur ekor burung. 278

46 Alur alur U Alur V Alur ekor burung Gambar 9.32 Penyekrapan alur luar Penyekrapan alur V dan ekor burung merupakan penyekrapan yang paling rumit karena memerlukan ketekunan dan kesabaran. Prinsip pengerjaannya merupakan gabungan dari beberapa proses penyekrapan. Berhasil atau tidaknya pembuatan alur V dan ekor burung tergantung dari pengaturan eretan pahat, pengasahan sudut pahat dan pemasangan pahatnya. Pada penyekrapan alur ekor burung atau alur V sebagai berikut. 1. Diawali dengan penyekrapan alur biasa. 2. Selanjutnya memasang pahat lancip. 3. Mengatur eretan pahat. 4. Mengatur posisi pahat. 5. Lakukan secara hati-hati dan pemakanannya harus tipis. Alur tembus dalam umumnya untuk alur pasak pada roda gigi atau pully. Untuk penyekrapan alur pasak memerlukan tangkai pemegang pahat (pemegang pahat tambahan) yang memungkinkan pahat masuk ke dalam lubang yang akan dibuat alur dalam. Gambar 9.33 Penyekrapan alur pasak Penyekrapan alur pasak luar yang buntu lebih rumit karena gerakan pahatnya terbatas. Untuk itu harus dibuat pengerjaan awal pada mesin bor atau frais. Batas alur pasak harus dibuat dengan cara membuat lubang dengan end mill sesuai dengan ukuran lebar dan dalamnya alur. Agar pajang langkah terbatas, maka harus diatur terlebih dahulu sesuai dengan panjang alur. Penyekrapan dapat dilakukan bertahap apabila lebar alur melebihi lebar pahat yang digunakan. Gambar 9.34 Penyekrapan alur 279

47 280

48 BAB 10 MENGENAL PROSES GERINDA (GRINDING) 281

49 Kemampuan menajamkan alat potong dengan mengasahnya dengan pasir atau batu telah ditemukan oleh manusia primitif sejak beberapa abad yang lalu. Alat pengikis digunakan untuk membuat batu gerinda pertama kali pada zaman besi dan pada perkembangannya dibuat lebih bagus untuk proses penajaman. Di awal tahun 1900-an, penggerindaan mengalami perkembangan yang sangat cepat seiring dengan kemampuan manusia membuat butiran abrasive seperti silikon karbida dan aluminium karbida. Selanjutnya dikembangkan mesin pengasah yang lebih efektif yang disebut mesin gerinda. Mesin ini dapat mengikis permukaan logam dengan cepat dan mempunyai tingkat akurasi yang tinggi sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Mesin gerinda adalah salah satu mesin perkakas yang digunakan untuk mengasah/memotong benda kerja dengan tujuan tertentu. Prinsip kerja mesin gerinda adalah batu gerinda berputar bersentuhan dengan benda kerja sehingga terjadi pengikisan, penajaman, pengasahan, atau pemotongan. 282 Gambar 10.1 Mesin gerinda silindris A. Jenis-Jenis Mesin Gerinda 1. Mesin Gerinda Datar a. Pengertian Penggerindaan datar adalah suatu teknik penggerindaan yang mengacu pada pembuatan bentuk datar, bentuk dan permukaan yang tidak rata pada sebuah benda kerja yang berada di bawah batu gerinda yang berputar. Pada umumnya mesin gerinda digunakan untuk penggerindaan permukaan yang meja mesinnya bergerak horizontal bolak-balik. Benda kerja dicekam pada kotak meja magnetik, digerakkan maju mundur di bawah batu gerinda. Meja pada mesin gerinda datar dapat dioperasikan secara manual atau otomatis. Berdasarkan sumbu utamanya, mesin gerinda datar dibagi menjadi 4 macam. 1) Mesin gerinda datar horizontal dengan gerak meja bolak-balik. Mesin gerinda ini digunakan untuk menggerinda benda-benda dengan permukaan rata dan menyudut (lihat Gambar 10.3). Mesin gerinda datar horizontal dengan gerak meja berputar, mesin jenis ini dipergunakan untuk menggerinda permukaan rata poros (lihat Gambar 10.4).

50 Gambar 10.2 Mesin gerinda datar Gambar 10.3 Gerinda datar horizontal-meja bolak-balik Gambar 10.4 Mesin gerinda datar horizontal-gerak meja berputar Mesin gerinda datar vertical dengan gerak meja bolak-balik, mesin jenis ini digunakan untuk menggerinda benda-benda berpermukaan rata, lebar, dan menyudut (lihat Gambar 10.5). Gambar 10.5 Mesin gerinda datar vertical-gerak meja bolak-balik 2) Mesin gerinda datar vertical dengan gerak meja berputar, mesin jenis ini dipergunakan untuk menggerinda permukaan rata poros (lihat Gambar 10.6). Gambar 10.6 Mesin gerinda datar vertical-gerak meja berputar Berdasarkan prinsip kerjanya mesin gerinda datar dibagi menjadi dua macam. 1) Mesin gerinda datar semi otomatis, proses pemotongan dapat dilakukan secara manual (tangan) dan otomatis mesin. 2) Mesin gerinda datar otomatis, proses pemotongan diatur melalui program (NC/Numerical Control dan CNC/Computer Numerically Control). 283

51 b. Bagian-Bagian Utama Mesin Gerinda Datar Gambar 10.7 Mesin gerinda datar Keterangan Gambar 10.7: 1) Spindel pemakanan batu gerinda Penggerak pemakanan batu gerinda. 2) Pembatas langkah meja mesin 3) Sistem hidrolik Penggerak langkah meja mesin. 4) Spindel penggerak meja mesin naik turun 5) Spindel penggerak meja mesin kanan-kiri 6) Tuas pengontrol meja mesin 7) Panel kontrol Bagian pengatur prises kerja mesin. 8) Meja mesin Tempat dudukan benda kerja yang akan digerinda. 9) Kepala utama Bagian yang menghasilkan gerak putar batu gerinda dan gerakan pemakanan. c. Perlengkapan mesin gerinda Datar 1) Meja magnet listrik Pencekaman terjadi akibat adanya medan magnet yang ditimbulkan oleh aliran listrik (lihat Gambar 10.8). Pada mesin gerinda datar yang berfungsi sebagai pencekam benda kerja adalah meja mesin gerinda itu sendiri. 284 Gambar 10.8 Meja magnet listrik Proses pencekaman benda kerja menggunakan meja magnet listrik, sebagai berikut. a) Permukaan meja magnet dibersihkan dan magnet dalam posisi OFF. Benda kerja diletakkan pada permukaan meja magnet dan diatur pada posisi garis kerja medan magnet. b) Pencekaman menggunakan prinsip elektromagnetik. Batangan-batangan yang di ujungnya diatur sehingga menghasilkan kutub magnet utara dan selatan secara bergantian bila dialiri arus listrik.

52 c) Supaya aliran medan magnet melewati benda kerja digunakan logam nonferro yang disisipkan pada plat atas pencekam magnet. d) Melepas benda kerja dilakukan dengan memutuskan aliran listrik yang menuju pencekam magnet dengan menggunakan tombol on/off. 2) Meja magnet permanen Pencekaman terjadi akibat adanya magnet permanen yang terdapat pada pencekam (lihat Gambar 10.9). Pada mesin gerinda jenis ini, magnet yang mengaliri meja bersifat permanen, proses pencekaman benda kerja menggunakan mesin yang dilengkapi dengan meja jenis ini hampir sama dengan proses pencekaman benda kerja pada mesin gerinda datar pada umumnya. Akan tetapi, ada beberapa hal yang membedakan mesin jenis ini dengan mesin gerinda pada umumnya. Gambar 10.9 Meja magnet permanen Perbedaan tersebut sebagai berikut. a) Perbedaannya terletak pada sumber magnet yang telah dimiliki, tanpa menggunakan aliran arus listrik (lempengan magnet permanen). b) Lempengan-lempengan magnet permanen terletak di antara logam anti magnet yang dipasang di antara plat atas dan bawah. c) Plat atas mempunyai plat sisipan anti magnet yang berfungsi mengarahkan aliran medan magnet. d) Posisi tuas ON, posisi lempengan magnet sebidang dengan kutub sisipan di plat atas. Medan magnet mengalir dari kutub selatan ke kutub luar (plat atas) dan melewati benda kerja diteruskan ke kutub utara dan plat bawah sehingga benda kerja akan tercekam. e) Benda kerja diatur pada posisi garis kerja aliran medan magnet yang terdapat pada pencekam magnet. f) Posisi tuas OFF, aliran magnet dipindahkan karena lempengan magnet dan sisipan tidak segaris kerja aliran medan magnet. Plat atas dan sisipan akan menutupi aliran yang menuju ke benda kerja sehingga benda kerja tidak tercekam. 3) Ragum mesin presisi Pencekaman menggunakan ragum mesin presisi adalah benda kerja yang semua bidang digerinda, di mana antara satu dengan yang lainnya saling tegak lurus dan sejajar (lihat Gambar 10.10). Gambar Ragum mesin presisi Adapun proses pengikatan/pencekaman benda kerja menggunakan ragum presisi sebagai berikut. a) Permukaan benda kerja yang dijepit oleh ragum ini menghasilkan bidang yang akan tergerinda dengan kesikuan dan kesejajaran yang baik. 285

53 b) Ragum dicekam dengan menggunakan pencekam magnet dalam posisi yang bisa dirubah-rubah sesuai dengan penggerindaan yang diinginkan. Bidang-bidang dari ragum digunakan sebagai bidang dasar dan penahan. c) Permukaan bidang pencekam dan yang tercekam harus bersih dari kotorankotoran yang mengganggu pencekaman dan ketelitian penggerindaan. d) Untuk menggerinda benda kerja tegak lurus, ragum diputar 90 tanpa harus membuka penjepitan benda kerja, dengan syarat permukaan benda kerja lebih tinggi dari permukaan rahang ragum. 4) Meja sinus Meja sinus dapat digunakan untuk mencekam benda kerja dalam penggerindaan yang membentuk sudut dengan ketelitian mencapai detik (lihat Gambar 10.11). Gambar Ragum sinus Adapun proses pencekaman benda kerja dengan ragum sinus sebagai berikut. a) Meja ini dicekam pada meja magnet. b) Kemiringan sudut yang dikehendaki diatur dengan cara mengganjal pada bagian bawah memakai slip-gauges. c) Benda kerja dipasang pada bidang atas meja sinus dengan sistem pencekaman meja magnet. 5) Meja sinus universal Meja sinus universal digunakan untuk membentuk sudut ke arah vertikal dan ke arah horizontal (lihat Gambar 10.12). Gambar Meja sinus universal 6) Blok penghantar magnet Berfungsi untuk meneruskan aliran medan magnet dari sumber magnet ke benda kerja. Ada tiga bentuk standar blok penghantar, yaitu persegi, segitiga dan alur V, atau Blok V (lihat Gambar 10.13). 286 Gambar Blok penghantar magnet 7) Pencekaman khusus a) Blok penghantar medan magnet (packing berlapis), digunakan untuk mencekam benda kerja yang tidak memungkinkan dicekam langsung pada meja magnet.

54 b) Blok penghantar medan magnet beralur V, digunakan untuk mencekam benda kerja menyudut dengan sudut istimewa. 8) Pengasah batu gerinda (dresser) Dresser digunakan untuk mengasah batu gerinda (lihat Gambar 10.14). Adapun cara penggunaan dresser untuk mengasah batu gerinda sebagai berikut. a) Dresser diletakkan di atas meja magnet tepat di bawah batu gerinda, sesuai tempat batu gerinda yang akan diasah. b) Sentuhkan batu gerinda pada dresser dengan menaikkan meja mesin sedikit saja. c) Saat menggerinda jangan lupa hidupkan pendingin agar batu gerinda tidak terjadi panas berlebih. d) Dressing dilakukan satu kali langkah sudah cukup untuk membersihkan batu gerinda dan menajamkanya. Gambar Dresser d. Proses Penggerindaan 1) Pemilihan batu gerinda Ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan batu gerinda yang akan dipergunakan pada proses penggerindaan, antara lain sebagai berikut. a) Sifat fisik benda kerja, menentukan pemilihan jenis butiran abrasive. Tegangan tarik tinggi AL 2 O 3, tegangan tarik rendah SiC, Boron nitrid dan intan. b) Banyaknya material yang harus digerinda dan hasil akhir yang diinginkan, menentukan pemilihan ukuran butiran abrasive. c) Busur singgung penggerindaan (Gambar 10.15). Busur singgung besar Batu gerinda lunak. Busur singgung kecil Batu gerinda keras. Busur singgung kecil Busur singgung besar Gambar Busur singgung d) Kekerasan batu gerinda Ada beberapa faktor yang mempengaruhi tingkat kekerasan batu gerinda. 1) Konstruksi mesin. 2) Kecepatan potong benda kerja. Kecepatan potong adalah faktor yang berubah-ubah dan mempengaruhi dalam pemilihan tingkat kekerasan batu gerinda. e) Kecepatan putar batu gerinda. Secara teoritis kecepatan putar batu gerinda dapat dihitung menggunakan rumus: 287

55 V c n = π d Di mana: n = kecepatan putar (rpm) V c = kecepatan potong (m/det) d = diameter batu gerinda (mm) Contoh 1: Sebuah batu gerinda berdiameter 120 mm, akan bekerja dengan kecepatan potong 20 m/det. Hitung berapa kecepatan putar batu gerinda mesin tersebut! Jawab: V c m/det n = = π d 3, mm = rpm Contoh 2: Sebuah batu gerinda berdiameter 275 mm mempunyai kecepatan putar batu gerinda 1700 rpm, hitung kecepatan potong batu gerinda! Jawab: p d n 3, mm rpm V c = = = 25 m/det e. Mengoperasikan Mesin Gerinda Datar 1) Tekan sakelar utama (main switch) pada posisi ON untuk menghidupkan mesin. Sakelar utama ini berfungsi untuk menghubungkan aliran listrik dari jala-jala listrik dengan mesin (lihat Gambar 10.16). Gambar Sakelar mesin gerinda 2) Tekan sakelar pengendali sistem hidrolik, sakelar ini akan meneruskan arus dari sakelar utama, untuk menghidupkan pompa hidrolik. Tenaga yang dihasilkan dari sistem hidrolik pada mesin ini, digunakan untuk menggerakkan meja mesin ke arah melintang (Gambar 10.16). 3) Tekan tombol ON pada panel utama, sehingga motor batu gerinda akan berputar, hasil putaran motor inilah yang akan menggerakkan batu gerinda (Gambar 10.16). f. Gerakan Utama Mesin Gerinda Datar Prinsip kerja utama dari mesin gerinda datar adalah gerakan bolak-balik benda kerja, dan gerak rotasi dari tool. Dilihat dari prinsip kerja utama mesin tersebut, mesin gerinda datar secara garis besar mempunyai tiga gerakan utama, yaitu: 1) Gerak putar batu gerinda. 2) Gerak meja memanjang dan melintang ) Gerak pemakanan.

56 Gambar Gerak arah meja g. Metode Penggerindaan Pada proses kerja pemesinan gerinda datar, ada dua metode penggerindaan yang sering dilakukan. Selain dirasa lebih efisien, metode tersebut juga mempermudah operator mesin dalam mensetting pergerakan mesin, selain itu kedua metode tersebut secara teoritis juga disesuaikan dengan bentuk (contour) dari benda kerja. Adapun metode penggerindaan yang sering digunakan sebagai berikut. 1) Penggerindaan keliling Metode penggerindaan ini sangat cocok untuk penggerindaan permukaan, alur dan pasak. Dengan metode penggerindaan keliling ini, sebelum mesin kita jalankan, kita perlu mengatur langkah pergerakan mesin. Langkah pergerakan mesin bisa kita atur dengan cara sebagai berikut. a) Pengaturan langkah meja pada penggerindaan keliling Pengaturan langkah meja adalah menentukan jarak gerakan memanjang meja, yaitu jarak bebas sebelum proses pemakanan benda kerja dan jarak setelah pemakanan benda kerja. Dari gambar ilustrasi di samping (lihat Gambar 10.19) panjang gerakan memanjang meja mesin gerinda datar (L), secara teoritis bisa dihitung menggunakan rumus: L = l + (2.15) mm Di mana: L = panjang gerak memanjang (mm) l = panjang benda kerja (mm) 15 = jarak ujung batu gerinda terhadap ujung benda kerja (mm) Gambar Langkah memanjang b) Pengaturan langkah gerak melintang Pengaturan langkah gerak melintang meja adalah menentukan jarak gerakan melintang meja, yaitu jarak bebas sebelum proses pemakanan benda kerja dan jarak setelah pemakanan benda kerja. Gambar Panjang langkah melintang 289

57 Dari Gambar ilustrasi di atas (lihat Gambar 10.20) jarak melintang dari mesin gerinda datar bisa dihitung menggunakan rumus: c = A + (4/3. b) mm Di mana: c = panjang gerak melintang (mm) A = lebar benda kerja (mm) b = tebal batu gerinda (mm) c) Menghitung waktu kerja mesin Waktu kerja mesin adalah waktu yang dibutuhkan oleh mesin untuk menyelesaikan satu proses penggerindaan. Waktu kerja mesin bisa dihitung dengan menggunakan rumus: 2 L i t m = (waktu pengerindaan tanpa pemakanan ke) v L B i t m = v s (waktu pengerindaan dengan pemakanan ke) Di mana: l = panjang benda kerja (mm) L = panjang penggerindaan (mm) i = jumlah pemakanan v = kecepatan gerak meja (m/menit) b = tebal benda kerja (mm) B = tebal penggerindaan/b = b (mm) s = pemakanan menyamping (mm/langkah) Agar lebih jelas perhatikan Gambar berikut ini beserta contohcontoh soal. 290 Gambar Penggerindaan keliling Contoh: Sebuah besi kotak, panjang 190 mm dan lebar 150 mm yang akan digerinda. Dengan jumlah pemakanan 4 kali, lebar batu gerinda 20 mm, pemakanan ke samping 6 mm/langkah, kecepatan gerak meja 2 m/menit. Hitung waktu penggerindaan! Jawab: B = b = 150 mm; L = l mm = mm = 200 mm t m = 2 L B i 2 200mm 150mm 4 v s = 2 m/menit mm = 20 menit 2) Penggerindaan muka (depan) Penggerindaan muka/depan memiliki keuntungan lebih jika dibandingkan dengan penggerindaan keliling. Penggerindaan muka secara teoritis memiliki waktu mesin yang lebih cepat dibandingkan penggerindaan keliling. Hal ini bisa kita lihat dengan perhitungan berikut ini.

58 Gambar Penggerindaan muka Contoh: Sebuah besi kotak memiliki panjang 750 mm yang akan digerinda dengan 4 kali pemakanan. Kecepatan gerak meja 2 m/menit. Hitung waktu penggerindaan! Jawab: L = l + diameter batu gerinda L = 750 mm mm = 900 mm t m = 2 L B i v s = 2 900mm 4 2 m/menit = 3,6 menit 2. Mesin gerinda Silindris a. Pengertian Mesin gerinda silindris adalah alat pemesinan yang berfungsi untuk membuat bentuk-bentuk silindris, silindris bertingkat, dan sebagainya. Berdasarkan konstruksi mesinnya, mesin gerinda silindris dibedakan mejadi menjadi empat macam. 1) Gerinda silindris luar Mesin gerinda silindris luar berfungsi untuk menggerinda diameter luar benda kerja yang berbentuk silindris dan tirus. Gambar Gerinda silindris luar 2) Mesin gerinda silindris dalam Mesin gerinda silindris jenis ini berfungsi untuk menggerinda benda-benda dengan diameter dalam yang berbentuk silindris dan tirus. Gambar Gerinda silindris dalam 3) Mesin gerinda silinder luar tanpa center (centreless) Mesin gerinda silindris jenis ini digunakan untuk menggerinda diameter luar dalam jumlah yang banyak/massal baik panjang maupun pendek. 291

59 Gambar Gerinda silindris luar tanpa center 4) Mesin gerinda silindris universal Sesuai namanya, mesin gerinda jenis ini mampu untuk menggerinda benda kerja dengan diameter luar dan dalam baik bentuk silindris. Gambar Gerinda silindris universal b. Bagian-Bagian Utama Mesin Gerinda Silindris 292 Gambar Mesin gerinda silindris Keterangan gambar: 1) Kepala utama Bagian yang menghasilkan gerak putar batu gerinda. 2) Spindel utama benda kerja (workhead) Bagian yang mengatur kecepatan putar dan pencekaman benda kerja. 3) Kaki mesin Sebagai pendukung mesin. 4) Panel kontrol Bagian pengatur proses kerja mesin. 5) Meja bawah Dudukan meja atas. 6) Meja atas Tempat dudukan kepala lepas di spindel utama benda kerja dan dapat diatur sudutnya. 7) Kepala lepas (tailstock) Menyangga benda kerja pada pencekaman di antara dua senter. 8) Perlengkapan pendingin Tempat pengatur aliran cairan pendingin.

60 c. Perlengkapan Mesin Gerinda Silindris 1) Cekam rahang tiga Cekam rahang tiga universal ini digunakan untuk mencekam benda kerja pada saat penggerindaan. Cekam ini dihubungkan langsung dengan motor penggerak. Gambar Cekam rahang tiga 2) Collet Collet pada mesin gerinda silinder ber-fungsi untuk mencekam benda kerja dengan permukaan yang halus. Gambar Collet 3) Face Plate Face plate pada mesin gerinda silinder digunakan untuk menggerinda permukaan diameter dalam benda kerja. Face plate juga bisa berfungsi sebagai pengganti ragum (chuck). Gambar Face plate 4) Pembawa (lathe dog) Pembawa pada mesin gerinda silindris digunakan untuk mencekam benda kerja pada pencekaman di antara dua senter. Gambar Pembawa 5) Senter dengan ulir Pada mesin gerinda silinder alat ini berfungsi sebagai senter penyangga dan dipasang pada spindel utama benda kerja untuk pencekaman di antara dua senter. Gambar Senter dengan ulir 293

61 6) Senter tanpa ulir Senter tanpa ulir ini berfungsi sebagai penumpu benda kerja. Gambar Senter tanpa ulir 7) Cekam magnet Cekam magnet pada mesin ini berfungsi untuk mengikat benda kerja berdiameter agak besar tetapi pendek. Cekam magnet ini mempunyai prinsip kerja yang hampir sama dengan meja pada mesin gerinda datar. Gambar Cekam magnet 8) Dial indicator Dial indicator pada mesin ini digunakan untuk mengoreksi kemiringan meja mesin. Gambar Dial indicator 9) Penyangga tetap (fix steady) Penyangga tetap ini berfungsi untuk menumpu benda kerja yang cukup panjang, pada saat proses penggerindaan. Gambar Penyangga 10) Pengasah batu gerinda (dresser) Dresser digunakan untuk mengasah batu gerinda. Dresser ada dua macam, yaitu dresser dengan intan tunggal dan dresser dengan butiran intan yang disatukan. 294 Gambar Dresser

62 d. Pencekaman Benda Kerja pada Mesin Gerinda Silindris Pencekaman adalah proses pengikatan benda kerja sebelum proses pengerjaan, pengikatan ini bertujuan agar pada saat proses pengerjaan, benda kerja tidak lepas karena adanya putaran mesin. Berikut ini cara pencekaman benda kerja, dengan menggunakan alat cekam yang support dengan mesin gerinda silindris. Memasang dan melepas benda kerja pada sistem pencekaman cekam rahang tiga a) Untuk menghindari kerusakan ulir spindel utama benda kerja dan cekam, bersihkan ulir dengan baik. b) Tekan pena pengunci ketika memasang cekam, agar spindel utama tidak berputar (Gambar 10.37). Gambar Pena pengunci c) Cekam rahang tiga dipasang pada spindel utama benda kerja dengan cara memutar searah jarum jam (Gambar 10.38). Gambar Cekam rahang tiga d) Kunci ring pengikat pada leher cekam dengan kuat untuk menghindari lepasnya cekam pada saat motor dijalankan (lihat Gambar 10.39). Gambar Kunci ring leher cekam e) Memasang benda kerja dapat dilakukan dengan memutar lubang kunci cekam searah jarum jam dan sebaliknya untuk melepasnya (Gambar 10.40). Gambar Melepas benda kerja Memasang dan melepas benda kerja pada sistem pencekaman di antara dua senter a) Lubang poros spindel utama benda kerja, senter, dan lubang poros kepala lepas harus dibersihkan dengan baik. b) Senter dipasang pada spindel utama benda kerja dan kepala lepas. Kemudian pasang pin pembawa pada poros spindel utama benda kerja (Gambar ). 295

63 Gambar Pemasangan senter kepala lepas c) Benda kerja diikat salah satu ujungnya dengan mengunakan alat pembawa (Lathe dogg) (Gambar 10.42). Gambar Pencekaman lathe-dog d) Jarak antara senter spindel utama benda kerja dan senter kepala lepas harus diatur lebih pendek (±10 mm) dari panjang benda kerja (Gambar 10.43). Gambar Pengaturan jarak e) Untuk menghindari panas akibat gesekan, lumasi kedua lubang senter benda kerja dengan oli (lihat Gambar 10.44). Gambar Pelumasan f) Pemasangan benda kerja di antara dua senter dengan cara tuas pengatur pegas ditarik sehingga benda kerja dapat terpasang di antara dua senter. Perhatikan posisi alat pembawa (lihat Gambar 10.45). Gambar Pemasangan benda kerja g) Untuk melepas benda kerja dari cekaman dapat dilakukan dengan cara memegang benda kerja dengan tangan kemudian tuas pengatur tekanan senter ditarik sehingga benda kerja terbebaskan dari pencekaman (lihat Gambar 10.46). 296 Gambar Pelepasan benda kerja

64 Memasang dan melepas benda kerja pada sistem pencekaman collet a) Memilih collet dengan toleransi ukuran benda kerja uang akan dicekam. Membersihkan collet, lubang poros spindel utama benda kerja dengan baik. b) Pemasangan collet dapat dilakukan dengan cara menempatkan alur pasak pada collet dengan pasak yang terdapat pada lubang poros spindel utama benda kerja sehingga collet dapat masuk ke dalam lubang poros spindel utama benda kerja (lihat Gambar 10.47). Gambar Penempatan c) Benda kerja dimasukkan pada lubang pedekaman collet semaksimal mungkin. Kemudian pasang batang penarik (drawbar), kunci poros spindel utama benda kerja, dan putar batang penarik sampai benda kerja tercekam dengan baik (lihat Gambar 10.48). Gambar Pencekaman pada collet d) Melepas pencekaman benda kerja dapat dilakukan dengan mengendorkan batang penarik (Gambar 10.49). Gambar Pelepasan pencekaman Memasang dan melepas benda kerja pada sistem pencekaman magnet a) Pemasangan cekam magnet sama dengan pemasangan cekam rahang tiga. b) Pencekam magnet diatur pada posisi OFF (Gambar 10.50). Gambar Pencekaman magnet c) Atur posisi benda kerja di tengah-tengah pencekam magnet dan atur pencekam magnet pada posisi ON (Gambar 10.51). Gambar Pencekaman benda kerja 297

65 d) Untuk mendapatkan kesumbuan benda kerja yang baik, gunakan dial indicator (Gambar 10.52). Gambar Penggunaan dial indicator e) Melepas benda kerja tangan, kemudian atur pencekam pada posisi OFF (lihat Gambar 10.53). Gambar Pelepasan Memasang dan melepas benda kerja pada sistem pencekaman plat pencekam (face-plate) a) Pemasangan plat pencekam sama dengan pemasangan cekam rahang tiga. b) Pencekaman benda kerja dilakukan dengan cara menempatkan benda kerja di permukaan plat cekam dengan menggunakan klem, mur serta baut yang terdapat pada alur T pada plat cekam (lihat Gambar 10.54). Gambar Pencekaman benda kerja c) Untuk mendapatkan kesenteran benda kerja yang baik, gunakan dial indicator (Gambar 10.55). Gambar Penggunaan dial indicator d) Melepas benda kerja dilakukan dengan cara mengendorkan mur-mur dan klem pencekam sehingga benda kerja terlepas dari pencekaman (lihat Gambar 10.56). 298 Gambar Pelepasan benda kerja

66 e. Proses Pemesinan 1) Pemilihan batu gerinda Ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan batu gerinda yang akan digunakan, antara lain sebagai berikut. a) Sifat fisik benda kerja, menentukan pemilihan jenis butiran abrasive. Tegangan tarik tinggi AL 2 O 3, tegangan tarik rendah SiC, Boron nitrid dan intan. b) Banyaknya material yang harus dipotong dan hasil akhir yang diinginkan, menentukan pemilihan ukuran butiran abrasive. c) Busur singgung penggerindaan Busur singgung besar Batu gerinda lunak. Busur singgung kecil Batu gerinda keras. 2) Faktor yang mempengaruhi tingkat kekerasan batu gerinda a) Kecepatan putar batu gerinda. b) Kecepatan potong benda kerja. c) Konstruksi mesin. Kecepatan potong adalah faktor yang berubah-ubah dan mempengaruhi dalam pemilihan tingkat kekerasan batu gerinda. f. Perhitungan Teoritis pada Mesin Gerinda Silindris 1) Menghitung kecepatan putar batu gerinda Kecepatan putar batu gerinda secara teoritis dapat dihitung dengan rumus: n = v c π d (rpm) Di mana: n = kecepatan putar (rpm) V c = kecepatan potong (m/det) d = diameter batu gerinda (mm) Contoh: Sebuah batu gerinda dengan diameter 100 mm, kecepatan potong 10 m/det. Hitung kecepatan putar batu gerinda! Jawab: v c m/det n = π d = 3, mm = rpm 2) Menghitung kecepatan putar benda kerja Kecepatan putar benda kerja secara teoritis dapat dihitung dengan rumus: v w n w = (rpm) π d Di mana: n w = kecepatan putar benda kerja (rpm) V w = kecepatan potong benda kerja (m/mnt) d = diameter benda kerja (mm) Contoh: Sebuah poros dengan diameter 50 mm yang akan digerinda dengan kecepatan potong 15m/menit. Hitung kecepatan putar batu gerinda! 299

67 Jawab: v w m/det n w = = π d 3,14 20 mm = 239 rpm 3) Menghitung kecepatan gerak meja (feeding) pada mesin gerinda silindris Kecepatan gerak meja mesin gerinda silindris secara teoritis dapat dihitung dengan rumus: L s = n w s Di mana: L s = kecepatan gerak meja (m/mnt) n w = kecepatan putar benda kerja (rpm) S = kecepatan pemotongan setiap putaran benda kerja (m/putaran). Gambar Gerak pemakanan Contoh: Sebuah poros akan digerinda dengan kecepatan putar benda kerja 250 rpm, kecepatan pemotongan setiap putaran 0,02 m/putaran. Hitung kecepatan gerak meja! Jawab: L s = n w s = 250 rpm 0,02 m/putaran = 5 m/menit g. Mengoperasikaan Mesin Gerinda Silindris 300 Gambar Langkah mengoperasikan mesin gerinda silindris 1) Sakelar utama Langkah pertama sakelar utama di- ON -kan pada saat akan menghidupkan mesin. Bagian ini berfungsi menghubungkan aliran listrik dari jala-jala listrik ke mesin. 2) Spindel gerakan meja Atur spindel gerakan meja dengan memutar searah putaran jarum jam, atur panjang langkah meja sesuai panjang benda kerja, maka secara otomatis poros spindel utama benda kerja berputar.

68 3) Tombol batu gerinda Tekan sakelar batu gerinda untuk menggerakkan batu gerinda. 4) Spindel meja melintang Putar spindel meja melintang untuk melakukan pemakanan penggerindaan. h. Gerakan-gerakan utama Mesin gerinda silindris memiliki empat gerakan utama pada saat beroperasi. 1) Gerak meja memajang. 2) Gerak putar benda kerja. 3) Gerak putar batu gerinda. 4) Gerak pemakanan. i. Aksi pemotongan Adalah aksi yang timbul pada saat batu gerinda yang berputar menyentuh permukaaan benda kerja. Aksi pemotongan dilakukan oleh beribu-ribu sisi potong butiran pemotong dengan putaran tinggi. j. Metode Penggerindaan pada Mesin Gerinda Silindris 1) Penggerindaan diameter luar a) Penggerindaan memanjang diameter luar silindris di antara dua senter. Langkah meja pada saat pengerjaan benda kerja dengan metode ini, secara teoritis dapat dihitung dengan rumus: L = l + 2/3 b Di mana: L = panjang gerak meja mesin l = panjang benda kerja b = tebal batu gerinda Gambar Penggerindaan memanjang diameter luar silindris di antara dua senter b) Penggerindaan tegak lurus, digunakan pada penggerindaan silindris, konis, dan bertingkat. Panjang bidang yang akan digerinda tidak melebihi tebal batu gerinda. Pada penggerindaan ini tidak ada gerakan memanjang (Gambar 10.60). Gambar Penggerindaan tegak lurus c) Penggerindaan bentuk, prinsipnya sama dengan penggerindaan tegak lurus, perbedaannya terletak pada bentuk batu gerinda yang dibentuk (Gambar 10.61). Gambar Penggerindaan bentuk d) Penggerindaan tirus luar Penggerindaan ini dilakukan dengan cara menggeser meja bagian atas. Pergeseran maksimum 12. Penggerindaan dilakukan seperti penggerindaan silindris memanjang (Gambar 10.62). 301

69 Gambar Penggerindaan tirus luar 2) Penggerindaan diameter dalam a) Penggerindaan diameter dalam dengan benda kerja berputar. Prinsipnya sama dengan penggerindaan diameter luar. Diameter roda gerinda tidak boleh lebih besar dari ¾ lubang diameter benda kerja. Spindel khusus dipasang pada kepala utama (Gambar 10.63). Gambar Penggerindaan dalam dengan benda kerja berputar b) Penggerindan tirus dalam, dilakukan dengan cara menggeser meja α sebesar sudut ketirusan ( 2 ). Penggerindaan ini bisa dilakukan jika sudut ketirusan maksimal benda kerja kurang dari 12 (Gambar 10.64). Gambar Penggerindan tirus dalam c) Penggerindaan dalam dengan benda kerja diam. Penggerindaan ini dilakukan jika ukuran dan bentuk benda kerja terlalu besar dan tidak dapat dicekam (lihat Gambar 10.65). Gambar Penggerindaan dalam dengan benda kerja diam 3) Penggerindaan muka Penggerindaan ini dilakukan untuk menggerinda muka (facing) sebuah silinder. Sebelum proses penggerindaan dimulai, batu gerinda harus ditruing 1 ke arah pusat, meja diatur tepat 90, sehingga akan menghasilkan permukaan yang tegak lurus terhadap sisi memanjang diameter benda kerja. 302 Gambar Penggerindaan muka

70 k. Media Pendingin Media pendingin pada mesin gerinda biasa disebut collant. Collant ini berupa cairan yang disemprotkan mesin pada benda kerja yang digerinda dan pada batu gerinda. 1) Tujuan pedinginan a) Mendinginkan panas yang timbul pada benda kerja. b) Membersihkan permukaan batu gerinda dari kotoran yang menempel. 2) Syarat-syarat pendinginan a) Mampu menyerap panas dengan baik. b) Tidak mudah panas c) Mempunyai tingkat kekentalan rendah (viscositas rendah). d) Tidak mengandung asam. 3) Jenis-jenis pendingin a) Soluble oil Oli tambang dengan bahan tambah, bila dicampur dengan air akan terbentuk suatu campuran yang berwarna putih seperti susu. Tipe oli yang ditemukan di pasaran, Dromus D dan E produksi SHELL. b) Pendingin campuran kimia Campuran kimia yang mengandung sodium nitrite, triethanolamine, dan sodium mercaptobenzothiazole. Pendingin ini mempunyai keseimbangan yang baik, pelindung karat yang baik dan mempunyai sifat tembus pandang. Contoh: BP, ENERGOL GF15. 4) Cara-cara pendinginan yang baik a) Posisi nozle harus dapat diatur sehingga cairan pendingin dengan tepat menyemprot pada benda kerja dan alat potong. b) Sirkulasi dan sistem penyaringan pendingin harus dapat menjamin keseimbangan cairan pendingin. l. Keselamatan Kerja Gerinda Ada beberapa faktor yang harus diperhatikan agar dalam melakukan pengerjaan gerinda aman. Maksud aman di sini aman bagi operator mesin dan mesin gerinda itu sendiri. 1) Periksa batu gerinda apakah ada retakan sebelum dipasang. 2) Lakukan pengetesan batu gerinda untuk kesenteran sumbunya. 3) Lakukan uji coba putaran sebelum digunakan. 4) Jangan melebihi kecepatan putar yang diizinkan. 5) Gunakan kacamata pengaman. 6) Saat menggerinda pada gerinda duduk, dudukan benda kerja harus berjarak 2 mm dari batu gerinda, jika tidak benda kerja akan masuk di antara dudukan dan batu gerinda sehingga dapat merusak batu gerinda. 7) Selama melakukan penggerindaan kering, beram harus disingkirkan. 8) Jangan membuka tutup pengaman. 9) Jangan menyentuh batu gerinda yang berputar. B. Batu Asah/Batu gerinda Batu gerinda banyak digunakan di bengkel-bengkel pengerjaan logam. Batu gerinda sebetulnya juga menyayat seperti penyayatan pada pisau milling, hanya penyayatannya sangat halus, dan tatalnya tidak terlihat seperti milling. Tatal hasil penggerindaan ini sangat kecil seperti debu. Gambar Batu gerinda 303

71 Dari berbagai bentuk batu gerinda sebenarnya bahan utamanya hanya terdiri dari dua jenis pokok, yaitu butiran bahan asah/pemotong(abrasive) dan perekat (bond). Fungsi batu gerinda sebagai berikut. 1. Untuk penggerindaan silindris, datar dan profil. 2. Menghilangkan permukaan yang tidak rata. 3. Untuk pekerjaan finishing permukaan. 4. Untuk pemotongan. 5. Penajaman alat-alat potong. 1. Jenis-Jenis Butir Asahan (Abrasive) a. Alumunium Oxide (Al 2 O 3 ) Gambar Aluminium oksida Merupakan jenis yang paling banyak digunakan sebagai bahan pembuatan roda/ batu gerinda. Bahan ini dipergunakan untuk menggerinda benda kerja yang mempunyai tegangan tarik tinggi. Misalnya baja carbon, baja paduan, HSS. Simbol: A (Gambar 10.68). b. Silicon Carbida (SiC) Merupakan bahan yang sangat keras, kekerasannya mendekati intan. Digunakan untuk menggerinda benda kerja bertegangan tarik rendah. Misalnya, besi tuang kelabu, grafit, aluminium, kuningan, dan carbida. Simbol: C. c. Diamond (Intan) Gambar Silikon karbida Bahan asah yang sangat keras, digunakan untuk menggerinda benda kerja dengan kekerasan sangat tinggi. Contohnya carbida semen, keramik, kaca, granit, marmer, batu permata. Simbol: D. Gambar MBS diamond d. Boron Nitride (BN) Bahan ini digunakan untuk menggerinda benda kerja yang sangat keras. Kristal bahan ini berbentuk kubus. Contoh: baja perkakas dengan kekerasan di atas 65 HRC, karbida. Simbol: CBN. Butiran asahan atau abrasive memiiliki sifat kegetasan. Kegetasan ialah sifat butiran untuk menahan diri dan membentuk runcingan yang baru, sehingga butiran tetap menyayat tidak menggesek. 304 Gambar Boron Nitrit

72 2. Ukuran Butiran Asah Serbuk abrasive dibuat dalam banyak ukuran dan dikelompokkan berdasarkan ukuran saringan yang digunakan untuk menyaring butiran asah. Tabel 10.1 Klasifikasi ukuran butiran asahan No. Ukuran Butiran Tingkat Kekasaran Sangat kasar Kasar Sedang Halus Sangat halus Cara pembacaan butiran asah dengan sistem saringan sebagai berikut. Butiran asah dilewatkan pada suatu penyaring yang mempunyai mata jala per inchi linier atau butiran asah akan lewat pada saringan dengan jumlah lubang lebih sedikit dan akan tertahan pada penyaring dengan jumlah mata saringan setingkat lebih rapat. Contoh: Butiran asah 30, berarti butiran akan lolos pada penyaring dengan jumlah mata jala 24 per inchi dan akan tertahan pada penyaring dengan jumlah mata jala 30 per inchi. 3. Tingkat Kekerasan (Grade) Tingkat kekerasan adalah kemampuan perekat untuk mengikat butiran pemotong dalam melawan pelepasan butiran akibat adanya tekanan pemotongan, bukan kekerasan dari butiran asah. Ada dua macam tingkat kekerasan baru gerinda. a. Roda Gerinda Lunak Gambar Butiran asah dengan perekat Jumlah perekat kecil. Batu gerinda jenis ini mempunyai sifat mudah untuk melepaskan butiran di bawah tekanan pemotongan tertentu. Digunakan untuk meggerinda material yang keras, karena butiran asah akan cepat lepas dan berganti dengan butiran asah yang masih baru dan tajam. b. Batu Gerinda Keras Gambar Perekat besar Jumlah persentase perekat besar. Batu gerinda jenis ini mempunyai sifat sulit untuk melepaskan butiran di bawah tekanan pemotongan tertentu. Digunakan untuk menggerinda material yang lunak, karena material lunak, tidak membutuhkan butiran asah yang selalu tajam. 305

73 Kekerasan batu gerinda diberi kode alfabet, seperti pada tabel di bawah ini. Tabel 10.2 Tingkat kekerasan batu gerinda Lunak sekali E F G H Lunak J K Sedang L M N Keras O P Sangat keras Q R S 4. Macam-Macam Perekat a. Perekat Tembikar/Vitrified-bond Perekat ini paling banyak digunakan dalam pembuatan batu gerinda, yakni hampir 80% batu gerinda dibuat dengan perekat ini. Bahan dasar perekat ini adalah keramik tanah liat dan mempunyai sifat tidak mudah berubah walaupun ada pengaruh dari luar, seperti, air, oli, atau perubahan suhu udara sehari-hari. Semua perekat tembikar tidak fleksibel, artinya tidak tahan benturan, maka batu gerinda potong tidak dibuat dengan perekat ini. Keistimewaan batu gerinda ini adalah tahan terhadap air, oli asam, dan panas. b. Perekat Silikat (Silicat-bond) Digunakan untuk membuat batu gerinda yang kegunaannya mengasah benda kerja yang sensitif terhadap panas, misalnya pisau frais, bor, dan pahat HSS. Perekat jenis ini mudah melepaskan butiran. c. Perekat Bakelit (Resinoid-bond) Dipakai untuk pembuatan batu gerinda dengan kecepatan tinggi, sangat cocok untuk penggerindaan baja, tuangan, mengasah gergaji, dan pembuatan gigi gergaji. Oleh karena perekat ini mempunyai sifat fleksibilitas tinggi, maka banyak digunakan untuk pembuatan batu gerinda tipis sampai ketebalan 0.8 mm. Perekat ini diberi kode huruf B. d. Perekat Karet (Rubber-bond) Perekat karet mempunyai elastisitas tinggi dan diberi kode huruf R. Perekat ini dipakai untuk pembuatan batu gerinda yang digunakan untuk pekerjaan presisi ataupun kasar. Contoh untuk penggerinda poros engkol dan pembuangan bekas pengelasan bahan stainless. Perekat ini juga dapat dipakai untuk pembuatan batu gerinda potong, karena daya elastisnya memenuhi syarat untuk batu gerinda tipis. e. Perekat Embelau (Shellac-bond) Diberi kode E, digunakan untuk pekerjaan presisi dan permukaan sangat halus lebih halus dari perekat bakelit, ketahanan terhadap panas rendah, dan dapat dibuat tipis. Contoh untuk penggerinda nok, rol kertas, dan lain-lain. f. Perekat Logam (Metal-bond) Digunakan untuk mengikat butiran pemotong Boron Nitride dan intan. Bronz + butiran = Galvanis. 5. Susunan Butiran Asah a. Susunan butiran asah adalah jarak antarbutiran asah yang terdapat pada suatu batu gerinda. b. Dengan ukuran butiran yang sama dapat disusun dengan jarak yang berbedabeda: renggang, sedang, dan rapat. c. Agar tidak keliru dalam penggunaannya, serta untuk memudahkan dalam pengecekan, maka ukuran kerenggangan itu ditunjukkan dengan kode nomor. Nomor berkisar 0 sampai dengan 12, untuk menunjukkan dari tingkat rapat (0) sampai tingkat renggang (12). 306

74 6. Bentuk-Bentuk Batu gerinda a. Batu Gerinda Lurus Bentuk ini biasa digunakan untuk menggerinda bagian luar dan bagian dalam, baik pada mesin gerinda silindris, permukaan ataupun mesin gerinda meja (Gambar 10.74). Gambar Batu gerinda lurus b. Batu Gerinda Silindris Fungsinya, untuk menggerinda sisi benda kerja. Batu gerinda ini compatible dengan mesin gerinda sumbu tegak dan sumbu mendatar (lihat Gambar 10.75). Gambar Batu gerinda silindris c. Batu Gerinda Mangkuk Lurus Fungsinya adalah untuk menggerinda bagian sisi benda kerja baik yang dipakai pada mesin gerinda sumbu tegak ataupun sumbu mendatar (Gambar 10.76). Gambar Batu gerinda mangkuk lurus d. Batu Gerinda Mangkuk Miring Fungsi utamanya untuk menggerinda/mengasah alat potong, misalnya pisau frais, pahat bubut, pisau-pisau bentuk, dan lain-lain (Gambar 10.77). Gambar Batu gerinda mangkuk miring e. Batu Gerinda Tirus Dua Sisi Fungsi utamanya membersihkan percikan las pada benda-benda setelah dilas (Gambar 10.78). Gambar Batu gerinda tirus dua sisi f. Batu Gerinda Cekung Satu Sisi Pada prinsipnya batu gerinda ini digunakan untuk penggerindaan silindris, tetapi banyak juga untuk penggerindaan pahat bubut (Gambar 10.79). Gambar Batu gerinda cekung satu sisi 307

75 g. Batu Gerinda Cekung Dua Sisi Fungsi utama untuk penggerindaan silindris (Gambar 10.80). Gambar Batu gerinda cekung satu dua sisi h. Batu Gerinda Piring Fungsi utamanya untuk menggerinda pisau-pisau frais pada gerinda alat potong (Gambar 10.81). Gambar Batu gerinda piring i. Batu Gerinda Piring Sisi Radius Fungsi utamanya untuk membentuk gigi gergaji (gumming), bukan mengasah (lihat Gambar 10.82). 7. Klasifikasi Batu Gerinda Label batu gerinda yang menempel pada batu gerinda berisi hal-hal berikut. a. Jenis bahan asah. b. Ukuran butiran asah. c. Tingkat kekerasan. d. Susunan butiran asah. e. Jenis bahan perekat. Contoh: Label/identitas RG 38 A 36 L 5 V BE, artinya sebagai berikut. 38 = Kode pabrik A = Jenis bahan asah A Aluminium Oxide C Silisium Carbida D Diamon 36 = Ukuran butiran asah L = Tingkat kekerasan 5 = Susunan butiran asah V = Jenis bahan perekat V Vitrified S silicate R Rubber B Resinoid E Shellac Jadi, RG dengan label 38 A 36 L 5 V BE adalah sebuah batu gerinda dengan bahan asah oksida alumunium, berukuran 36 butir per inchi, mempunyai susunan sedang, perekat tembikar. Bagan contoh kode batu gerinda pada Gambar Gambar Batu gerinda piring sisi radius

76 Gambar Kode Batu gerinda 8. Pemasangan Batu Gerinda Pemasangan batu gerinda merupakan hal yang sangat penting karena akan mempengaruhi kualitas hasil penggerindaan. Jika terjadi kesalahan sangat fatal maka akan berakibat buruk pada operatornya. Dengan kata lain benda kerja bisa rusak dan operatornya pun bisa celaka. Untuk mencegahnya, lakukan beberapa langkahlangkah urutan pemasangan batu gerinda sebagai berikut. a. Pemeriksaan Batu Gerinda Setiap batu gerinda yang akan dipakai harus diperiksa lebih dahulu fisiknya. Kondisi fisik itu meliputi kondisi batu gerinda kemungkinan retak dan kondisi bus pengaman. Memeriksa kemungkinan retak, salah satu cara dapat dilakukan adalah dengan menggantungkan batu gerinda pada kawat atau besi kecil yang dimasukkan pada lubangnya. Kemudian batu gerinda dipukul pelan-pelan dengan palu karet/kayu sambil didengarkan suaranya (Gambar 10.84). Gambar Pemeriksaan Keretakan batu gerinda b. Pemasangan Batu Gerinda Pemasangan batu gerinda ada yang langsung dan tak langsung. Biasanya pemasangan langsung ada pada mesin gerinda meja dan yang tak langsung pada 309

77 mesin gerinda presisi. Maksud tak langsung di sini bahwa batu gerinda pemasangannya melalui collet batu gerinda dan selama batu gerinda ini masih dipakai tidak boleh dilepas kecuali akan diganti atau diperiksa kembali kesetimbangannya. Pada pemasangan batu gerinda baik langsung atau tak langsung harus memperhatikan hal-hal sebagai berikut. Gambar Pemasangan batu gerinda 1) Yakinkan kertas pelapis masih melekat seluruhnya dengan rata pada kedua sisinya. 2) Periksa sekeliling batu gerinda, apakah ia tidak bertatal, tidak cacat, dan bebas dari oli atau gemuk. 3) Yakinkan bahwa lubang batu gerinda tidak rusak. Hilangkan noda-noda atau bagian yang kasar menggunakan sekrap tangan. 4) Pengepasan sumbu batu gerinda diusahakan masuk dengan pas pada lubang batu gerinda, tidak longgar ataupun dipaksakan. Dengan kata lain lubang batu gerinda harus bisa masuk pada pasangannya dengan pas tanpa kelonggaran. 5) Kondisi permukaan seluruh permukaan ring pelapis, flens dan batu gerinda harus benar-benar rapat, serta tidak terhalang oleh tatal atau benda-benda lain. 6) Bus selongsong pada lubang gerinda harus ada, bentuk dan ukurannya tidak boleh berubah, misalnya lonjong atau melebar. 7) Ring pelapis harus rata menempel pada permukaan batu gerinda. Ukuran diameter ring pelapis tidak boleh terlalu kecil daripada ukuran diameter flensnya. Apabila ring pelapis terbuat dari kertas maka tebalnya tidak boleh lebih dari 0.5 mm, dan jika terbuat dari kulit tidak boleh lebih dari 3,2 mm. 8) Diameter flens tidak boleh kurang dari 1/3 diameter batu gerinda. Bentuk flens harus mempunyai pembebas. Dan, diameter lubangnya harus cocok dengan poros mesin gerinda. 9) Ulir spindel, baik mesin gerinda presisi atau tangan, putaran ulir harus mempunyai arah yang berlawanan dengan arah putaran sumbu mesin. 10) Mengeraskan mur/baut. Meskipun baut yang dikeraskan hanya bersinggungan dan menekan flens tidak langsung pada as batu gerinda, namun pengerasan tetap harus dilakukan secara hati-hati dan dijaga agar jangan sampai membuat cacat batu gerinda. Sedangkan pengikatannya harus cukup kuat, tidak kendor, dan tidak terlalu keras. c. Menyetimbangkan Batu Gerinda Pada kenyataannya setiap batu gerinda tidak mempunyai kerapatan yang sama pada setiap titiknya. Hal ini bisa dicek dengan cara memutar batu gerinda pada sumbunya, kemudian ditunggu sampai berhenti. Jika ada titik tertentu selalu berada di bawah, batu gerinda tidak setimbang. Batu gerinda ini jika akan digunakan harus disetimbangkan terlebih dahulu. Batu gerinda dikatakan setimbang apabila saat diputar pada sumbunya dapat berhenti di mana saja. Pada proses penggerindaan presisi, kesetimbangan batu gerinda merupakan hal yang sangat penting dibandingkan dengan penggerindan tangan/manual. Batu gerinda yang setimbang akan menghilangkan getaran, serta akan mendapatkan hasil yang permukaan yang lebih baik dan memakainya lebih mudah. 310

78 Gambar Penyeimbangan batu gerinda Dalam penyetimbangan batu gerinda ada beberapa peralatan yang dibutuhkan antara lain: collet batu gerinda, bobot penyetimbang, sumbu penyetimbang, dan dudukan penyetimbang. Bobot penyetimbang berfungsi untuk mengimbangi titiktitik yang lebih rapat (berat) dan dipasang pada alur muka yang ada pada collet. Langkah-langkah penyetimbangan batu gerinda sebagai berikut. 1) Batu gerinda yang terpasang pada arbor, diletakkan pada jalur penyetimbang. Posisi arbor harus tegak lurus dan di tengah kedua jalur penyetimbang. Untuk mendapatkan ketegaklurusan arbor, dapat menggunakan alat ukur waterpass (Gambar 10.86). 2) Batu gerinda dibiarkan bergulir ke kiri dan ke kanan dengan sendirinya sampai berhenti. Bagian yang terberat ada pada bagian yang terbawah (pusat gravitasi). 3) Batu gerinda ditandai dengan kapur pada bagian teratas yang berlawanan dengan pusat gravitasi (Gambar 10.87). Gambar Penandaan dengan kapur dan pemasangan bobot penyetimbang 4) Salah satu bobot penyetimbang dipasang dan dikencangkan searah dengan tanda kapur dan berlawanan dengan pusat gravitasi bumi. Jangan digeser selama penyetimbangan berlangsung (lihat Gambar 10.88). Dua bobot penyetimbang lainnya dipasang dekat dengan pusat gravitasi dan masing-masing mempunyai jarak yang sama ke bobot penyetimbang yang pertama (Gambar 10.89). Gambar Penandaan dengan kapur dan pemasangan bobot penyeimbang Gambar Penandaan dengan kapur dan pemasangan bobot penyeimbang 311

79 5) Batu gerinda diletakkan kembali di posisi tengah jalur dudukan penyetimbang. Batu gerinda diputar 90 ke arah kanan dan dilepaskan sampai berhenti dengan sendirinya (Gambar 10.90). Gambar Pengaturan bobot penyeimbang 6) Bila batu gerinda kembali pada posisi pertama, dua bobot penyetimbang harus diatur mendekati bobot penyetimbang yang pertama (lihat Gambar 10.91). Gambar Pengaturan bobot penyeimbang 7) Sebaliknya, bila batu gerinda bergulir berlawanan dengan posisi pertama (tanda kapur bawah), dua bobot penyetimbang harus digeser menjauhi bobot penyetimbang yang pertama (lihat Gambar 10.92). Gambar Pengaturan bobot penyetimbang 8) Batu gerinda dikatakan setimbang bila bisa 312

80 BAB 11 MENGENAL CAIRAN PENDINGIN UNTUK PROSES PEMESINAN 313

81 Cairan pendingin mempunyai kegunaan yang khusus dalam proses pemesinan. Selain untuk memperpanjang umur pahat, cairan pendingin dalam beberapa kasus, mampu menurunkan gaya dan memperhalus permukaan produk hasil pemesinan. Selain itu, cairan pendingin juga berfungsi sebagai pembersih/pembawa beram (terutama dalam proses gerinda) dan melumasi elemen pembimbing (ways) mesin perkakas serta melindungi benda kerja dan komponen mesin dari korosi. Bagaimana cairan pendingin itu bekerja pada daerah kontak antara beram dengan pahat? Sebenarnya belumlah diketahui secara pasti mekanismenya. Secara umum dapat dikatakan bahwa peran utama cairan pendingin adalah untuk mendinginkan dan melumasi. Pada mekanisme pembentukan beram, beberapa jenis cairan pendingin mampu menurunkan Rasio Penempatan Tebal Beram (λh) yang mengakibatkan penurunan gaya potong. Pada daerah kontak antara beram dan bidang pahat terjadi gesekan yang cukup besar, sehingga adanya cairan pendingin dengan gaya lumas tertentu akan mampu menurunkan gaya potong. Pada proses penyayatan, kecepatan potong yang rendah memerlukan cairan pendingin dengan daya lumas tinggi. Sementara pada kecepatan potong tinggi memerlukan cairan pendingin dengan daya pendingin yang besar (high heat absorptivity). Pada beberapa kasus, penambahan unsur tertentu dalam cairan pendingin akan menurunkan gaya potong, karena bisa menyebabkan terjadinya reaksi kimiawi yang berpengaruh dalam bidang geser (share plane) sewaktu beram terbentuk. Beberapa peneliti menganggap bahwa sulfur (S) atau karbon tetraklorida (CCI 4 ) pada daerah kontak (di daerah kontak mikro) dengan temperatur dan tekanan tinggi akan bereaksi dengan besi (benda kerja) membentuk FeS atau FeCI3 pada batas butir sehingga mempermudah proses penggeseran metal menjadi beram. Pada proses gerinda, cairan pendingin mampu membantu pembersihan beram yang menempel di rongga antara serbuk abrasif, sehingga mempermudah kelangsungan proses pembentukan beram. Dengan cairan pendingin temperatur tinggi yang terjadi di lapisan luar benda kerja bisa dikurangi, sehingga tidak merusak struktur metalografi benda kerja. Proses kimiawi diperkirakan juga terjadi dalam proses gerinda, oleh karena itulah cairan pendinginnya ditambahi beberapa unsur. Dari ulasan singkat di atas dapat disimpulkan bahwa cairan pendingin jelas perlu dipilih dengan seksama sesuai dengan jenis pekerjaan. Beberapa jenis cairan pendingin akan diulas pada sub bab pertama berkaitan dengan klasifikasi cairan pendingin dan garis besar kegunaannya. Pemakaian cairan pendingin dapat dilakukan dengan berbagai cara (disemprotkan, disiramkan, dikucurkan, atau dikabutkan) akan dibahas kemudian dan dilanjutkan dengan pengaruh cairan pendingin pada proses pemesinan. Efektivitas cairan pendingin hanya dapat diketahui dengan melakukan percobaan pemesinan, karena mekanisme proses pembentukan beram begitu kompleks, sehingga tidak cukup hanya dengan menelitinya melalui pengukuran berbagi sifat fisik/kimiawinya. Salah satu cara pemesinan yang relatif sederhana (cepat dan murah) untuk meneliti efektivitas cairan pendingin adalah dengan melakukan pembubutan muka (facing-test). A. Jenis Cairan Pendingin Cairan pendingin yang biasa dipakai dalam proses pemesinan dapat dikategorikan dalam empat jenis utama sebagai berikut. 1. Straight oils (minyak murni). 2. Soluble oils. 3. Semisynthetic fluids (cairan semi sintetis) 4. Synthetic fluids (cairan sintetis). 314

82 Minyak murni (straight oils) adalah minyak yang tidak dapat diemulsikan dan digunakan pada proses pemesinan dalam bentuk sudah diencerkan. Minyak ini terdiri dari bahan minyak mineral dasar atau minyak bumi, kadang mengandung pelumas yang lain seperti lemak, minyak tumbuhan, dan ester. Selain itu, bisa juga ditambahkan aditif tekanan tinggi seperti Chlorine, Sulphur, dan Phosporus. Minyak murni ini berasal salah satu atau kombinasi dari minyak bumi (naphthenic, paraffinic), minyak binatang, minyak ikan atau minyak nabati. Viskositasnya dapat bermacam-macam dari yang encer sampai yang kental tergantung dari pemakaian. Pencampuran antara minyak bumi dengan minyak hewani atau nabati menaikkan daya pembasahan (wetting action) sehingga memperbaiki daya lumas. Penambahan unsur lain seperti sulfur, klor, atau fosfor (EP additives) menaikkan daya lumas pada temperatur dan tekanan tinggi. Minyak murni menghasilkan pelumasan terbaik, akan tetapi sifat pendinginannya paling jelek di antara cairan pendingin yang lain. Minyak sintetik (synthetic fluids) tidak mengandung minyak bumi atau minyak mineral dan sebagai gantinya dibuat dari campuran organik dan anorganik alkaline bersama-sama dengan bahan penambah (additive) untuk penangkal korosi. Minyak ini biasanya digunakan dalam bentuk sudah diencerkan (biasanya dengan rasio 3 sampai 10%). Minyak sintetik menghasilkan unjuk kerja pendinginan terbaik di antara semua cairan pendingin. Cairan ini merupakan larutan murni (true solutions) atau larutan permukaan aktif (surface active). Pada larutan murni, unsur yang dilarutkan terbesar di antara molekul air dan tegangan permukaan (surface tension) hampir tidak berubah. Larutan murni ini tidak bersifat melumasi dan biasanya dipakai untuk sifat penyerapan panas yang tinggi dan melindungi terhadap korosi. Sementara itu dengan penambahan unsur lain yang mampu membentuk kumpulan molekul akan mengurangi tegangan permukaan menjadi jenis cairan permukaan aktif sehingga mudah membasahi dan daya lumasnya baik. Soluble Oil akan membentuk emulsi ketika dicampur dengan air. Konsentrat mengandung minyak mineral dasar dan pengemulsi untuk menstabilkan emulsi. Minyak ini digunakan dalam bentuk sudah diencerkan (biasanya konsentrasinya = 3 sampai 10%) dan unjuk kerja pelumasan dan penghantaran panasnya bagus. Minyak ini digunakan luas oleh industri pemesinan dan harganya lebih murah di antara cairan pendingin yang lain. Cairan semi sintetik (semi-synthetic fluids) adalah kombinasi antara minyak sintetik (A) dan soluble oil (B) dan memiliki karakteristik ke dua minyak pembentuknya. Harga dan unjuk kerja penghantaran panasnya terletak antara dua buah cairan pembentuknya tersebut. Jenis cairan ini mempunyai karakteristik sebagai berikut. 1. Kandungan minyaknya lebih sedikit (10% s.d 45% dari tipe B). 2. Kandungan pengemulsinya (molekul penurun tegangan permukaan) lebih banyak dari tipe A. 3. Partikel minyaknya lebih kecil dan lebih tersebar. Dapat berupa jenis dengan minyak yang sangat jenuh ( super-fatted ) atau jenis EP (Extreme Pressure). B. Cara Pemberian Cairan Pendingin pada Proses Pemesinan Cairan pendingin jelas hanya akan berfungsi dengan baik jika cairan ini diarahkan dan dijaga alirannya pada daerah pembentukan beram. Dalam praktek sering ditemui bahwa cairan tersebut tidak sepenuhnya diarahkan langsung pada bidang beram pahat di mana beram terbentuk karena keteledoran operator. Mungkin pula, karena daerah kerja mesin tidak diberi tutup, operator sengaja mengarahkan semprotan cairan tersebut ke lokasi lain sebab takut cairan terpancar ke semua arah akibat perputaran pahat. Pemakaian cairan pendingin yang tidak berkesinambungan akan mengakibatkan bidang aktif pahat akan mengalami beban yang berfluktuasi. Bila pahatnya jenis karbida atau keramik (yang relatif getas) maka pengerutan dan pemuaian yang berulang kali akan 315

83 menimbulkan retak mikro yang justru menjadikan penyebab kerusakan fatal. Dalam proses gerinda rata bila cairan pendingin dikucurkan di atas permukaan benda kerja maka akan dihembus oleh batu gerinda yang berputar kencang sehingga menjauhi daerah penggerindaan. Dari ulasan singkat di atas dapat disimpulkan bahwa selain dipilih cairan pendingin harus juga dipakai dengan cara yang benar. Banyak cara yang dipraktikkan untuk mengefektifkan pemakaian cairan pendingin sebagai berikut. 1. Secara manual. Apabila mesin perkakas tidak dilengkapi dengan sistem cairan pendingin, misalnya mesin gurdi atau frais jenis bangku (bench drilling/milling machine) maka cairan pendingin hanya dipakai secara terbatas. Pada umumnya operator memakai kuas untuk memerciki pahat gurdi, tap, atau frais dengan minyak pendingin. Selama hal ini dilakukan secara teratur dan kecepatan potong tak begitu tinggi maka umur pahat bisa sedikit diperlama. Penggunaan alat sederhana penetes oli yang berupa botol dengan selang berdiameter kecil akan lebih baik karena akan menjamin keteraturan penetesan minyak. Penggunaan pelumas padat (gemuk/ vaselin, atau molybdenum-disulfide) yang dioleskan pada lubang-lubang yang akan ditap sehingga dapat menaikkan umur pahat pengulir. 2. Disiramkan ke benda kerja (flood application of fluid). Cara ini memerlukan sistem pendingin, yang terdiri atas pompa, saluran, nozel, dan tangki. Itu semua telah dimiliki oleh hampir semua mesin perkakas yang standar. Satu atau beberapa nozel dengan selang fleksibel diatur sehingga cairan pendingin disemprotkan pada bidang aktif pemotongan. Keseragaman pendinginan harus diusahakan dan bila perlu dapat dibuat nozel khusus. Pada pemberian cairan pendingin ini seluruh benda kerja di sekitar proses pemotongan disirami dengan cairan pendingin melalui saluran cairan pendingin yang jumlahnya lebih dari satu (Gambar 11.1). Gambar 11.1 Pemberian cairan pendingin dengan cara menyiramkan pada benda kerja 3. Disemprotkan (jet application of fluid). Penyemprotan dilakukan dengan cara mengalirkan cairan pendingin dengan tekanan tinggi melewati saluran pada pahat. Untuk penggurdian lubang yang dalam (deep hole drilling; gun-drilling) atau pengefraisan dengan posisi yang sulit dicapai dengan semprotan biasa. Spindel mesin perkakas dirancang khusus karena harus menyalurkan cairan pendingin ke lubang pada pahat. Pada proses pendinginan dengan cara ini cairan pendingin disemprotkan langsung ke daerah pemotongan (pertemuan antara pahat dan benda kerja yang terpotong). Sistem pendinginan benda kerja dibuat dengan cara menampung cairan pendingin dalam suatu tangki yang dilengkapi dengan pompa yang dilengkapi filter pada pipa penyedotnya. Pipa keluar pompa disalurkan melalui pipa/selang yang berakhir di beberapa selang keluaran yang fleksibel, (Gambar 11.2). Cairan pendingin yang sudah digunakan disaring dengan filter pada meja mesin kemudian dialirkan ke tangki penampung. 316

84 Gambar 11.2 Cara pendinginan dengan cairan pendingin disemprotkan langsung ke daerah pemotongan pada proses pembuatan lubang 4. Dikabutkan (mist application of fluid). Pemberian cairan pendingin dengan cara ini, cairan pendingin dikabutkan dengan menggunakan semprotan udara dan kabutnya langsung diarahkan ke daerah pemotongan, (Gambar 11.3). Partikel cairan sintetik, semi sintetik, atau emulsi disemprotkan melalui saluran yang bekerja dengan prinsip seperti semprotan nyamuk. Cairan dalam tabung akan naik melalui pipa berdiameter kecil, karena daya vakum akibat aliran udara di ujung atas pipa, dan menjadi kabut yang menyemprot keluar. Pemakaian cairan pendingin dengan cara dikabutkan dimaksudkan untuk memanfaatkan daya pendinginan karena penguapan. Gambar 11.3 Pemberian cairan pendingin dengan cara mengabutkan cairan pendingin C. Pengaruh Cairan Pendingin pada Proses Pemesinan Cairan pendingin pada proses pemesinan memiliki beberapa fungsi, yaitu fungsi utama dan fungsi kedua. Fungsi utama adalah fungsi yang dikehendaki oleh perencana proses pemesinan dan operator mesin perkakas. Fungsi kedua adalah fungsi tak langsung yang menguntungkan dengan adanya penerapan cairan pendingin tersebut. Fungsi cairan pendingin tersebut sebagai berikut. 1. Fungsi utama dari cairan pendingin pada proses pemesinan a. Melumasi proses pemotongan khususnya pada kecepatan potong rendah. b. Mendinginkan benda kerja khususnya pada kecepatan potong tinggi. c. Membuang beram dari daerah pemotongan. 2. Fungsi kedua cairan pendingin a. Melindungi permukaan yang disayat dari korosi. b. Memudahkan pengambilan benda kerja, karena bagian yang panas telah didinginkan. Penggunaan cairan pendingin pada proses pemesinan ternyata memberikan efek terhadap pahat dan benda kerja yang sedang dikerjakan. Pengaruh proses pemesinan menggunakan cairan pendingin sebagai berikut. Memperpanjang umur pahat. Mengurangi deformasi benda kerja karena panas. Permukaan benda kerja menjadi lebih baik (halus) pada beberapa kasus. Membantu membuang/membersihkan beram (Gambar 11.4). 317

85 Gambar 11.4 Beram hasil pemotongan tersingkir karena ada aliran cairan pendingin sehingga memudahkan dalam penanganan/pembersihannya D. Kriteria Pemilihan Cairan Pendingin Pemakaian cairan pendingin biasanya mengefektifkan proses pemesinan. Untuk itu, ada beberapa kriteria untuk pemilihan cairan pendingin tersebut, walaupun dari beberapa produsen mesin perkakas masih mengijinkan adanya pemotongan tanpa cairan pendingin. Kriteria utama dalam pemilihan cairan pendingin pada proses pemesinan sebagai berikut. 1. Unjuk kerja proses a. Kemampuan penghantaran panas (heat transfer performance). b. Kemampuan pelumasan (lubrication performance). c. Pembuangan beram (chip flushing). d. Pembentukan kabut fluida (fluid mist generation). e. Kemampuan cairan membawa beram (fluid carry-off in chips). f. Pencegahan korosi (corrosion inhibition). g. Stabilitas cairan (cluid stability). 2. Harga 3. Keamanan terhadap lingkungan 4. Keamanan terhadap kesehatan (health hazard performance) Untuk beberapa proses pemesinan yaitu: gurdi (drilling), reamer (reaming), pengetapan (taping), bubut (turning), dan pembuatan ulir (threading) yang memerlukan cairan pendingin, saran penggunaan cairan pendingin dapat dilihat pada Tabel Bahan benda kerja yang dikerjakan pada proses pemesinan merupakan faktor penentu jenis cairan pendingin yang digunakan pada proses pemesinan. 318

86 Tabel 11.1 Cairan pendingin yang direkomendasikan untuk beberapa material benda kerja Material Drilling Reaming Tapping Turning Threading Milling Alluminium Soluble Oil Kerosene Kerosene and Lard Oil Soluble Oil Kerosene Mineral Oil Soluble Oil Mineral Oil Soluble Oil Soluble Oil Soluble Oil Kerosene and Lard Oil Soluble Oil Lard Oil Lard or Mineral Oil Brass Dry Soluble Oil Kerosene and Lard Oil Soluble Oil Dry Soluble Oil Lard Oil Dry Soluble Oil Soluble Oil Lard Oil Soluble Oil Dry Bronze Dry Soluble Oil and Lard Oil Mineral Oil Soluble Oil Lard Oil Dry Soluble Oil Lard Oil Dry Soluble Oil Soluble Oil Lard Oil Soluble Oil Dry Cast Iron Dry Soluble Oil Dry jet Soluble Oil Mineral Lard Oil Mineral Lard Oil Soluble Oil Mineral Lard-Oil Dry Dry Soluble Oil Dry Soluble Oil Copper Dry Soluble Oil or Lard Oil Kerosene Mineral Lard Oil Soluble Oil Lard Oil Dry Soluble Oil Mineral Lard Oil Soluble Oil Soluble Oil Lard Oil Soluble Oil Dry Malleable Iron Dry Soda water Dry Soda water Soluble Oil Soluble Oil Lard Oil Soda water Dry Soda water Monel Metal Soluble Oil Lard Oil Soluble Oil Lard Oil Mineral Oil Sulfurized Oil Soluble Oil Soluble Oil Lard Oil Soluble Oil 319

87 Material Drilling Reaming Tapping Turning Threading Milling Steel Alloys Soluble Oil Sulfurized Oil Mineral Lard Oil Soluble Oil Mineral Lard Oil Soluble Oil Mineral Oil Soluble Oil Lard Oil Sulfurized Oil Lard Oil Mineral Lard Oil Steel Forging Low Carbon Soluble Oil Sulfurized Lard Oil Lard Oil Mineral Lard Oil Soluble Oil Mineral Lard Oil Soluble Oil Lard Oil Soluble Oil Soluble Oil Mineral Lard Oil Soluble Oil Mineral Lard Oil Tool Steel Soluble Oil Sulfurized Oil Mineral Lard Oil Soluble Oil Sulfurized Oil Lard Oil Mineral Lard Oil Sulfurized Oil Soluble Oil Lard Oil Sulfurized Oil Soluble Oil Lard Oil E. Perawatan dan Pembuangan Cairan Pendingin Perawatan cairan pendingin meliputi pemeriksaan berikut. 1. Konsentrasi dari emulsi soluble oil (menggunakan refractometer). 2. ph (dengan ph meter). 3. Kuantitas dari minyak yang tercampur (kebocoran minyak hidrolik ke dalam sistem cairan pendingin). 4. Kuantitas dari partikel (kotoran) pada cairan pendingin. Hal yang dilakukan pertama kali untuk merawat cairan pendingin adalah menambah konsentrat atau air, membersihkan kebocoran minyak, menambah biocides untuk mencegah pertumbuhan bakteri dan menyaring partikel-partikel kotoran dengan cara centrifuging (Gambar 11.5). Gambar 11.5 Peralatan centrifuging untuk cairan pendingin 320

88 Cairan pendingin akan menurun kualitasnya sesuai dengan lamanya waktu pemakaian yang diakibatkan oleh pertumbuhan bakteri, kontaminasi dengan minyak pelumas yang lain, dan partikel kecil logam hasil proses pemesinan. Apabila perawatan rutin sudah tidak ekonomis lagi maka sebaiknya dibuang. Apabila bekas cairan pendingin tersebut dibuang di sistem saluran pembuangan, maka sebaiknya diolah dulu agar supaya komposisi cairan tidak melebihi batas ambang limbah yang diizinkan. Perawatan cairan pendingin sama pentingnya dengan perawatan jenis dan cara pemakaiannya. Sebagaimana umumnya yang dipraktekkan cairan pendingin yang telah lama berada dalam tangki mesin perkakas perlu diganti bila telah terjadi degradasi dengan berbagi efek yang tidak diinginkan seperti bau busuk, korosi, dan penyumbatan sistem aliran cairan pendingin. Hal ini pada umumnya disebabkan oleh bakteri atau jamur. Bakteri aerobik dan anaerobik bisa hidup dan berkembang biak dalam air yang mengandung mineral dan minyak (proteleum, minyak nabati, atau hewani). Semakin tinggi jumlah kandungan mineral dan minyak ini maka kemungkinan degradasi cairan karena bakteri semakin tinggi. Meskipun konsentrat dari emulsi atau cairan sintetik telah diberi zat antibakteri akan tetapi dalam jangka lama cairan pendingin tetap akan terserang bakteri. Hal ini disebabkan oleh penambahan air untuk mengencerkan cairan yang cenderung mengental, karena airnya menguap atau kontaminasi dari berbagai sumber. Penambahan zat antibakteri pada cairan pendingin yang telah kotor dan bau tidak efektif karena zat ini justru merangsang pertumbuhan bakteri lainnya. Keasaman air penambah bisa menimbulkan masalah karena mineral yang terkandung di dalamnya akan menambah konsentrasi mineral dalam cairan pendingin. Bakteri aerobik yang sering menimbulkan masalah adalah bakteri Pseudomonas Oleovorans dan Peseudomonas. Bakteri Pseudomonas Oleovorans hidup dari minyak yang terpisah dari emulsinya, membentuk lapisan yang mengambang di permukaan cairan dalam tangki. Meskipun tidak mengandung minyak cairan sintetik, dalam waktu lama dapat tercemari oleh unsur minyak (pelumas meja mesin perkakas, partikel minyak dari benda kerja hasil proses sebelumnya, dan sumber pencemar lainnya). Bakteri Pseudominas Aerugenosa hidup dari hampir semua mineral dan minyak yang ada dalam cairan pendingin. Meskipun bakteri ini menyenangi oksigen guna pertumbuhannya, jika perlu mereka bisa hidup tanpa oksigen (anaerobik) sehingga kadang dinamakan bakteri aerobik fakultatif. Sementara itu, bila cairan mengandung unsur sulfat akan merangsang pertumbuhan bakteri Desulfovibrio Desulfuricans yang merupakan bakteri anaerobik dengan produknya yang khas berupa bau telur busuk. Jika pada cairan mengandung besi (beram benda kerja fero) maka cairan akan berubah hitam (kotor) yang dapat menodai permukaan benda kerja, mesin, dan perkakas lainnya. 321

89 Bakteri di atas sulit diberantas dan hampir selalu ada pada cairan pendingin. Selain menggangu karena baunya, cairan pendingin yang telah terdegradasi ini bisa menyebabkan iritasi (gatal-gatal) bagi operator mesin. Bakteri menghasilkan produk asam yang menjadikan sumber penyebab korosi. Bakteri memakan mineral yang sengaja ditambahkan untuk menaikkan daya lumas (surface active additives). Akibatnya, semakin lama cairan ini semakin tidak efektif. Cairan pendingin yang telah lama berada dalam tangki mesin cenderung menguap dan meninggalkan residu yang makin lama makin bertumpuk. Air penambah yang mempunyai keasaman tinggi akan menambah mineral sehingga menaikkan residu. Dalam kasus ini tidak ada cara lain selain menggantikan keseluruhan cairan pendingin yang telah terdegradasi. Air yang digunakan untuk membuat emulsi atau cairan pendingin perlu diperiksa keasamannya. Jika air ini terlalu banyak mineralnya bila perlu harus diganti. Untuk menurunkan keasaman (dengan mendestilasikan, melunakkan dengan Zeolit atau Deionizer) jelas memerlukan ongkos, sementara cairan pendingin yang dibuat atau yang selalu ditambahi air keasaman tinggi akan memerlukan penggantian yang lebih sering dan ini akan menaikkan ongkos juga. Bakteri sulit diberantas tetapi dapat dicegah kecepatan berkembang biaknya dengan cara-cara yang cocok. Jika sudah ada tanda-tanda mulainya degradasi maka cairan pendingin harus diganti dengan segera. Seluruh sistem cairan pendingin perlu dibersihkan (dibilas beberapa kali) diberi zat anti bakteri, selanjutnya barulah cairan pendingin segar dimasukkan. Dengan cara ini umur cairan pendingin dapat diperlama (4 sampai dengan 6 bulan). 322

90 BAB 12 MEMAHAMI MESIN CNC DASAR 323

91 Perkembangan teknologi komputer saat ini telah mengalami kemajuan yang amat pesat. Dalam hal ini komputer telah diaplikasikan ke dalam alat-alat mesin perkakas di antaranya mesin bubut, mesin frais, mesin sekrap, mesin bor, dan lain-lain. Hasil perpaduan teknologi komputer dan teknologi mekanik inilah yang selanjutnya dinamakan CNC (Computer Numerically Controlled). Sistem pengoperasian CNC menggunakan program yang dikontrol langsung oleh komputer. Secara umum konstruksi mesin perkakas CNC dan sistem kerjanya adalah sinkronisasi antara komputer dan mekaniknya. Jika dibandingkan dengan mesin perkakas konvensional yang setaraf dan sejenis, mesin perkakas CNC lebih unggul baik dari segi ketelitian (accurate), ketepatan (precision), fleksibilitas, dan kapasitas produksi. Sehingga, di era modern seperti saat ini banyak industri-industri mulai meninggalkan mesin-mesin perkakas konvensional dan beralih menggunakan mesin-mesin perkakas CNC. Secara garis besar pengertian mesin CNC adalah suatu mesin yang dikontrol oleh komputer dengan menggunakan bahasa numerik (perintah gerakan yang menggunakan angka dan huruf). Sebagai contoh: apabila pada layar monitor mesin kita tulis M03 spindel utama mesin akan berputar dan apabila kita tulis M05, spindel utama mesin akan berhenti berputar. Mesin CNC tingkat dasar yang ada pada saat ini dibagi menjadi dua kelompok, yaitu mesin CNC Two Axis atau yang lebih dikenal dengan mesin bubut (lathe machine) dan mesin CNC three axis atau yang lebih dikenal dengan mesin frais (milling machine). A. Mesin Bubut CNC Mesin bubut CNC secara garis besar dapat digolongkan menjadi dua sebagai berikut. 1. Mesin bubut CNC Training Unit (CNC TU). 2. Mesin bubut CNC Production Unit (CNC PU). Kedua mesin tersebut mempunyai prinsip kerja yang sama, akan tetapi yang membedakan kedua tipe mesin tersebut adalah penggunaannya di lapangan. CNC TU dipergunakan untuk pelatihan dasar pemrograman dan pengoperasian CNC yang dilengkapi dengan EPS (External Programing Sistem). Mesin CNC jenis Training Unit hanya mampu dipergunakan untuk pekerjaan-pekerjaan ringan dengan bahan yang relatif lunak. Sedangkan mesin CNC PU dipergunakan untuk produksi massal. Mesin ini dilengkapi dengan assesoris tambahan seperti sistem pembuka otomatis yang menerapkan prinsip kerja hidrolis, pembuangan tatal, dan sebagainya. Gerakan mesin bubut CNC dikontrol oleh komputer, sehingga semua gerakan yang berjalan sesuai dengan program yang diberikan, keuntungan dari sistem ini adalah memungkinkan mesin untuk diperintah mengulang gerakan yang sama secara terusmenerus dengan tingkat ketelitian yang sama pula. 1. Prinsip Kerja Mesin Bubut CNC TU-2 Axis Mesin bubut CNC TU-2A mempunyai prinsip gerakan dasar seperti halnya mesin bubut konvensional yaitu gerakan ke arah melintang dan horizontal dengan sistem koordinat sumbu X dan Z. Prinsip kerja mesin bubut CNC TU-2A juga sama dengan mesin bubut konvensional yaitu benda kerja yang dipasang pada cekam bergerak sedangkan alat potong diam. Untuk arah gerakan pada mesin bubut diberi lambang sebagai berikut. a. Sumbu X untuk arah gerakan melintang tegak lurus terhadap sumbu putar. b. Sumbu Z untuk arah gerakan memanjang yang sejajar sumbu putar. Untuk memperjelas fungsi sumbu-sumbu mesin bubut CNC TU-2A dapat dilihat pada gambar ilustrasi di bawah ini. 324 Gambar 12.1 Mekanisme arah gerakan mesin bubut

92 2. Bagian Utama Mesin Bubut CNC TU 2-A a. Gambar 12.2 Mesin bubut CNC TU-2A Bagian Mekanik 1) Motor utama Motor utama adalah motor penggerak cekam untuk memutar benda kerja. Motor ini adalah jenis motor arus searah/dc (Direct Current) dengan kecepatan putaran yang variabel. Adapun data teknis motor utama sebagai berikut. a) Jenjang putaran rpm. b) Power Input 500 watt. c) Power Output 300 watt. 2) Eretan/support Eretan adalah gerak persumbuan jalannya mesin. Untuk mesin bubut CNC TU-2A dibedakan menjadi dua bagian berikut. a) Eretan memanjang (sumbu Z) dengan jarak lintasan mm. b) Eretan melintang (Sumbu X) dengan jarak lintasan 0 50 mm. Gambar 12.3 Ilustrasi gerak eretan 3) Step motor Step motor berfungsi untuk menggerakkan eretan, yaitu gerakan sumbu X dan gerakan sumbu Z. Tiap-tiap eretan memiliki step motor sendiri-sendiri, adapun data teknis step motor sebagai berikut. a) Jumlah putaran 72 langkah. b) Momen putar 0.5 Nm. c) Kecepatan gerakan: Gerakan cepat maksimum 700 mm/menit. Gerakan operasi manual mm/menit. Gerakan operasi mesin CNC terprogram mm/menit. Gambar 12.4 Step motor Gambar 12.5 Poros berulir dengan bantalan 4) Rumah alat potong (revolver/toolturret) Rumah alat potong berfungsi sebagai penjepit alat potong pada saat proses pengerjaan benda kerja. Adapun alat yang dipergunakan disebut revolver atau 325

93 toolturet, revolver digerakkan oleh step motor sehingga bisa digerakkan secara manual maupun terprogram. Pada revolver bisa dipasang enam alat potong sekaligus yang terbagi menjadi dua bagian berikut. Gambar 12.6 Revolver a) Tiga tempat untuk jenis alat potong luar dengan ukuran mm. Misal: pahat kanan luar, pahat potong, pahat ulir, dan lain-lain. b) Tiga tempat untuk jenis alat potong dalam dengan maksimum diameter 8 mm. Misal: pahat kanan dalam, bor, center drill, pahat ulir dalam, dan lain-lain. 5) Cekam Cekam pada mesin bubut berfungsi untuk menjepit benda kerja pada saat proses penyayatan berlangsung. Kecepatan spindel mesin bubut ini diatur menggunakan transmisi sabuk. Pada sistem transmisi sabuk dibagi menjadi enam transmisi penggerak. Gambar 12.7 Cekam Adapun tingkatan sistem transmisi penggerak spindle utama mesin CNC TU-2A, bisa dilihat dari gambar ilustrasi berikut. 326 Gambar 12.8 Transmisi penggerak Enam tingkatan pulley penggerak tersebut memungkinkan untuk pengaturan berbagai putaran sumbu utama. Sabuk perantara pulley A dan pulley B bersifat tetap dan tidak dapat diubah, sedangkan sabuk perantara pulley B dengan pulley C dapat dirubah sesuai kecepatan putaran yang diinginkan, yaitu pada posisi BC1, BC2, dan BC3. 6) Meja mesin Meja mesin atau sliding bed sangat mempengaruhi baik buruknya hasil pekerjaan menggunakan mesin bubut ini, hal ini dikarenakan gerakan memanjang eretan (gerakan sumbu Z) tertumpu pada kondisi sliding bed ini. Jika kondisi sliding bed sudah aus atau cacat bisa dipastikan hasil pembubutan menggunakan mesin ini tidak akan maksimal, bahkan benda kerja juga rusak. Hal ini juga berlaku pada mesin bubut konvensional.

94 Gambar 12.9 Sliding bed 7) Kepala lepas Kepala lepas berfungsi sebagai tempat pemasangan senter putar pada saat proses pembubutan benda kerja yang relatif panjang. Pada kepala lepas ini bisa dipasang pencekam bor, dengan diameter mata bor maksimum 8 mm. Untuk mata bor dengan diameter lebih dari 8 mm, ekor mata bor harus memenuhi syarat ketirusan MT1. Gambar Kepala lepas b. Bagian Pengendali/Kontrol Bagian pengendali/kontrol merupakan bak kontrol mesin CNC yang berisikan tombol-tombol dan saklar serta dilengkapi dengan monitor. Pada bok kontrol merupakan unsur layanan langsung yang berhubungan dengan operator. Gambar berikut menunjukkan secara visual dengan nama-nama bagian sebagai berikut. Gambar Bagian-bagian pengendali/control Keterangan: 1. Saklar utama 2. Lampu kontrol saklar utama 3. Tombol emergensi 4. Display untuk penunjukan ukuran 5. Saklar pengatur kecepatan sumbu utama 6. Amperemeter 7. Saklar untuk memilih satuan metric atau inch 8. Slot disk drive 9. Saklar untuk pemindah operasi manual atau CNC (H = hand/manual, C = CNC) 10. Lampu control pelayanan CNC 11. Tombol START untuk eksekusi program CNC 12. Tombol masukan untuk pelayanan CNC 13. Display untuk penunjukan harga masing-masing fungsi (X, Z, F, H), dan lain-lain. 14. Fungsi kode huruf untuk masukan program CNC 15. Saklar layanan sumbu utama 16. Saklar pengatur asutan 17. Tombol koordinat sumbu X, Z 327

95 Saklar utama (main switch) Saklar utama adalah pintu masuk aliran listrik ke kontrol pengendali CNC. Cara kerja saklar utama yaitu jika kunci saklar utama diputar ke posisi 1, arus listrik akan masuk ke kontrol CNC. Gambar Saklar utama Sebaliknya jika kunci saklar utama diputar kembali ke angka 0, arus listrik yang masuk ke kontrol CNC akan terputus. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini. Kondisi Mati Listrik Masuk ke Kontrol CNC Gambar 8.13 Ilustrasi cara kerja saklar utama Tombol darurat (emergency switch) Tombol ini digunakan untuk memutus aliran listrik yang masuk ke kontrol mesin. Hal ini dilakukan apabila akan terjadi hal-hal yang tidak diinginkan akibat kesalahan program yang telah dibuat. Gambar Emergency switch Saklar operasi mesin (operating switch) Saklar layanan mesin ini digunakan untuk memutar sumbu utama yang dihubungkan dengan rumah alat potong. Saklar ini yang mengatur perputaran sumbu utama sesuai menu yang dijalankan, yaitu perputaran manual dan CNC. 328 Gambar Saklar operasi Cara kerja saklar operasi sebagai berikut. a) Jika saklar diputar pada angka 1 maka menu yang dipilih adalah menu manual (lihat Gambar 12.16), yaitu pergerakan eretan, kedalaman pemakanan tergantung oleh operator. b) Jika saklar diputar pada CNC berarti menu yang dipilih adalah menu CNC (lihat Gambar 12.17), yaitu semua pergerakan yang terjadi dikontrol oleh komputer baik itu gerakan sumbu utama gerakan eretan, maupun kedalaman pemakanan.

96 Gambar Ilustrasi saklar operasi manual Gambar Ilustrasi saklar operasi CNC Saklar pengatur kecepatan sumbu utama Saklar ini berfungsi untuk mengatur kecepatan putar alat potong pada sumbu utama. Saklar ini bisa berfungsi pada layanan CNC maupun manual. Kecepatan putaran sumbu utama mesin CNC TU-2A berkisar antara RPM, sesuai tabel putaran pada mesin. Gambar Saklar pengatur kecepatan sumbu utama Cara pengoperasian saklar pengatur kecepatan sumbu utama ini adalah saklar pengatur kecepatan sumbu utama diputar ke arah kanan mendekati angka 100 untuk meningkatkan kecepatan putaran spindle. Untuk mengurangi kecepatan spindle putar kembali saklar pengatur kecepatan sumbu utama ke arah kiri mendekati angka 0. Saklar layanan dimensi mesin Saklar ini berfungsi untuk mengatur layanan dimensi yang akan bekerja pada mesin CNC, yaitu layanan dalam bentuk satuan Metris maupun Inch. Cara kerja saklar ini, apabila mesin akan difungsikan pada dimensi tertentu, maka simbol penunjuk saklar diputar pada titik satuan dimensi yang sesuai dengan program kerja. Agar lebih jelas lihat dan perhatikan gambar ilustrasi berikut ini. Gambar Penunjukan saklar dalam satuan Metris Gambar Penunjukan saklar dalam satuan Inch Amperemeter Amperemeter berfungsi sebagai display besarnya pemakaian arus aktual dari motor utama. Fungsi utama dari amperemeter ini untuk mencegah beban berlebih pada motor utama. Gambar Amperemeter Arus yang diizinkan pada saat pengoperasian mesin adalah 4 ampere. Apabila mesin dioperasikan secara terus menerus (kontinu) besarnya arus aktual yang diizinkan sebesar 2 ampere. Besarnya beban arus aktual pada motor utama pada saat pengoperasian dapat dikurangi dengan cara mengurangi kedalaman dan kecepatan penyayatan. 329

97 Disk Drive Disk drive pada mesin CNC dimaksudkan untuk pelayanan pengoperasian disket. Dengan pelayanan disket dapat dilakukan hal-hal berikut. a) Menyimpan data dari memori mesin ke dalam memori disket. b) Memindah data program dari data ke dalam memori mesin. Gambar Disk drive Saklar pengatur asutan (feed overide) Saklar ini berfungsi sebagai pengatur kecepatan gerakan asutan dari eretan mesin. Saklar ini hanya dipergunakan pada pengoperasian mesin secara manual. Kecepatan asutan untuk mesin CNC-TU2A berkisar antara mm/menit. Gambar Saklar pengatur asutan Untuk menjalankan gerakan cepat (rapid) dapat menggunakan tombol yang ditekan secara bersamaan dengan tombol koordinat sumbu X dan Z yang dikehendaki. Tombol ini berfungsi untuk memindahkan fungsi dari fungsi CNC ke fungsi manual, atau sebaliknya. Tombol ini berfungsi untuk menyimpan data pada memori mesin. Tombol ini berfungsi untuk menghapus satu karakter/kata untuk diganti. Tombol ini berfungsi untuk memindah cursor kembali ke nomor blok program sebelumnya. Tombol ini berfungsi untuk memindah cursor menuju nomor blok berikutnya. Tombol ini berfungsi sebagai berikut. Memasukkan data bernilai negatif, tombol ini ditekan setelah memasukkan nilai/angka yang dikehendaki. Memasukkan data dengan karakter M. Contoh: M99, M03, M05. Menguji kebenaran program, setelah program selesai dibuat, tekan dan tahan tombol ini, secara otomatis program yang telah dibuat akan dicek kebenarannya oleh komputer. Tombol ini berfungsi untuk memindahkan cursor. Kombinasi tombol untuk menyisipkan satu baris blok program. (Tekan tombol ~ diikuti tombol INP). Kombinasi tombol untuk menghapus satu baris blok program. (Tekan tombol ~ diikuti tombol DEL). Kombinasi tombol untuk: Menghapus alarm. (Tekan tombol REV diikuti tombol INP) Kembali ke awal program. Kombinasi tombol untuk mengeksekusi program agar berhenti sementara. (Tekan tombol INP diikuti tombol FWD). Tombol kombinasi untuk mengeksekusi program secara satu persatu dalam setiap blok program. Kombinasi ini biasa digunakan sebagai salah satu cara pengecekan kebenaran program. (Tekan tombol 1 disusul tombol START) Tombol ini dipergunakan untuk mengeksekusi program secara keseluruhan. Tombol kombinasi untuk menghapus program secara keseluruhan dari memori mesin. (Tekan tombol DEL diikuti INP) 330

98 G 00: Gerak lurus cepat (tidak boleh menyayat) G 01: Gerak lurus penyayatan G 02: Gerak melengkung searah jarum jam (CW) G 03: Gerak melengkung berlawanan arah jarum jam (CCW) G 04: Gerak penyayatan (feed) berhenti sesaat G 21: Baris blok sisipan yang dibuat dengan menekan tombol ~ dan INP G 25: Memanggil program sub routine G 27: Perintah meloncat ke nomor blok yang dituju G 33: Pembuatan ulir tunggal G 64: Mematikan arus step motor G 65: Operasi disket (menyimpan atau memanggil program) G 73: Siklus pengeboran dengan pemutusan tatal G 78: Siklus pembuatan ulir G 81: Siklus pengeboran langsung G 82: Siklus pengeboran dengan berhenti sesaat G 83: Siklus pengeboran dengan penarikan tatal G 84: Siklus pembubutan memanjang G 85: Siklus pereameran G 86: Siklus pembuatan alur G 88: Siklus pembubutan melintang G 89: Siklus pereameran dengan waktu diam sesaat G 90: Program absolut G 91: Program Incremental G 92: Penetapan posisi pahat secara absolut M 00: Program berhenti M 03: Spindle (sumbu utama) berputar searah jarum jam (CW) M 05: Putaran spindle berhenti M 06: Perintah penggantian alat potong (tool) M 17: Perintah kembali ke program utama M 30: Program berakhir M 99: Penentuan parameter I dan K A 00: Kesalahan perintah pada fungsi G atau M A 01: Kesalahan perintah pada fungsi G02 dan G03 A 02: Kesalahan pada nilai X A 03: Kesalahan pada nilai F A 04: Kesalahan pada nilai Z A 05: Kurang perintah M30 A 06: Putaran spindle terlalu cepat A 09: Program tidak ditemukan pada disket A 10: Disket diprotek A 11: Salah memuat disket A 12: Salah pengecekan A 13: Salah satuan mm atau inch dalam pemuatan A 14: Salah satuan A 15: Nilai H salah A 17: Salah subprogram 331

99 3. Kecepatan Potong dan Kecepatan Putar Mesin a. Pengertian Kecepatan Potong Kecepatan potong adalah suatu harga yang diperlukan dalam menentukan kecepatan pada saat proses penyayatan atau pemotongan benda kerja. Harga kecepatan potong ditentukan oleh jenis alat potong dan jenis benda kerja yang dipotong. Adapun rumus dasar untuk menentukan kecepatan potong sebagai berikut. 332 V c = π d n m/menit Di mana: V c = Kecepatan potong (m/menit). d = Diameter benda kerja (mm). n = Jumlah putaran tiap menit. π = 3,14 Harga kecepatan potong dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya sebagai berikut. 1) Bahan benda kerja atau jenis material. 2) Semakin tinggi kekuatan bahan yang dipotong, maka harga kecepatan potong semakin kecil. 3) Jenis alat potong (Tool). 4) Semakin tinggi kekuatan alat potongnya semakin tinggi pula kecepatan potongnya. 5) Besarnya kecepatan penyayatan/asutan. 6) Semakin besar jarak asutan, maka harga kecepatan potong semakin kecil. 7) Kedalaman penyayatan/pemotongan. 8) Semakin tebal penyayatan, maka harga kecepatan potong semakin kecil. b. Jumlah Putaran Jumlah putaran sumbu utama dapat ditentukan dengan menggunakan rumus: V n = c put/menit π d Di mana: V c = Kecepatan potong (m/menit). d = Diameter benda kerja (mm). n = Jumlah putaran tiap menit. π = 3,14 c. Kecepatan Asutan Asutan adalah pemotongan benda. Asutan sendiri dibedakan menjadi dua. 1) Asutan dalam mm/putaran (f) 2) Asutan dalam mm/menit (F) Rumus dasar perhitungan asutan: F (mm/menit) = n ( put/menit ) f ( mm/put) Dari beberapa rumusan di atas, didapat suatu tabel perbandingan antara diameter benda kerja, kecepatan potong, dan putaran mesin.

100 Tabel 12.1 Hubungan diameter benda kerja, kecepatan potong, dan putaran mesin Diameter (mm) V c (m/menit) Kecepatan Putar (put/menit) /30/40 20/30/40 20/30/40 20/30/40 20/30/40 20/30/40 30/40/70 40/50/70 40/50/70 40/50/70 40/50/70 40/50/70 40/50/70 40/50/70 50/70/100 50/70/100 50/70/ /1900/ /1600/ /1300/ /1200/ /1050/ /950/ /1050/ /1150/ /1000/ /900/ /800/ /650/ /550/ /450/ /570/ /500/ /450/650 Contoh penggunaan tabel di atas, kita misalkan diameter benda kerja 20 mm, kecepatan potong (V c )= 40 mm, maka kecepatan putar (n) = 625 put/menit. 4. Pemrograman Mesin CNC Pemrograman adalah suatu urutan perintah yang disusun secara rinci tiap blok per blok untuk memberikan masukan mesin perkakas CNC tentang apa yang harus dikerjakan. Untuk menyusun pemrograman pada mesin CNC diperlukan hal-hal berikut. a. Metode Pemrograman Metode pemrograman dalam mesin CNC ada dua. 1) Metode Incremental Adalah suatu metode pemrograman dimana titik referensinya selalu berubah, yaitu titik terakhir yang dituju menjadi titik referensi baru untuk ukuran berikutnya. Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut ini. Gambar Skema metode incremental 2) Metode Absolut Adalah suatu metode pemrograman di mana titik referensinya selalu tetap yaitu satu titik / tempat dijadikan referensi untuk semua ukuran berikutnya. Untuk lebih jelasnya lihat gambar di bawah ini. Gambar Skema metode absolut b. Bahasa Pemrograman Bahasa pemrograman adalah format perintah dalam satu blok dengan menggunakan kode huruf, angka, dan simbol. Di dalam mesin perkakas CNC terdapat perangkat komputer yang disebut dengan Machine Control Unit (MCU). MCU ini berfungsi menterjemahkan bahasa kode ke dalam be2ntuk gerakan persumbuan sesuai bentuk benda kerja. Kode-kode bahasa dalam mesin perkakas CNC dikenal dengan kode 333 G

101 dan M, di mana kode-kode tersebut sudah distandarkan oleh ISO atau badan Internasional lainnya. Dalam aplikasi kode huruf, angka, dan simbol pada mesin perkakas CNC bermacam-macam tergantung sistem kontrol dan tipe mesin yang dipakai, tetapi secara prinsip sama. Sehingga untuk pengoperasian mesin perkakas CNC dengan tipe yang berbeda tidak akan ada perbedaan yang berarti. Misal: mesin perkakas CNC dengan sistem kontrol EMCO, kode-kodenya dimasukkan ke dalam standar DIN. Dengan bahasa kode ini dapat berfungsi sebagai media komunikasi antarmesin dan operator, yakni untuk memberikan operasi data kepada mesin untuk dipahami. Untuk memasukkan data program ke dalam memori mesin dapat dilakukan dengan keyboard atau perangkat lain (disket, kaset, dan melalui kabel RS-232). c. Sistem Persumbuan pada Mesin Bubut CNC-TU2A Sebelum mempelajari sistem penyusunan program terlebih dahulu harus memahami betul sistem persumbuan mesin bubut CNC-TU2A. Ilustrasi Gambar di bawah ini adalah skema eretan melintang dan eretan memanjang, di mana mesin dapat diperintah bergerak sesuai program. Gambar Skema persumbuan mesin bubut CNCTU2A. Pada umumnya gerakan melintang mesin bubut adalah sumbu X, sedangkan gerakan memanjang mesin bubut adalah sumbu Z. d. Contoh Pemrograman Berikut contoh pemrograman dengan metode absolut dan incremental. Program berikut adalah langkah finishing pengerjaan suatu benda kerja. 1) Contoh program incremental Pemrograman secara incremental adalah pemrograman dengan perhitungan yang didasarkan pada posisi nol berada, artinya gerakan tool berikutnya didasarkan pada posisi tool sebelumnya. Untuk lebih jelasnya lihat ilustrasi di bawah ini, serta cermati angka-angkanya. 334 Gambar Contoh gambar untuk pemrograman Buatlah susunan program proses finishing dari gambar benda kerja di atas!

102 Susunan Program untuk Finishing N G X Z F 00 M Dari S ke A Dari A ke B Dari B ke C Dari C ke D Dari D ke E Dari E ke F Dari F ke S 08 M05 09 M30 Keterangan dari program di atas: N 00: Mesin diperintahkan memutar spindle chuck searah jarum jam (M03). N 01: Pahat diperintahkan maju lurus tidak menyayat(g00, X 850, Z0) dari S ke A. N 02: Pahat diperintahkan menyayat lurus memanjang (G01, X0, Z 600, F 35) dari A ke B. N 03: Pahat diperintahkan menyayat tirus (G01, X350, Z 1200, F 35) dari B ke C. N 04: Pahat diperintahkan menyayat mundur lurus (G01, X300, Z0, F 35) dari C ke D. N 05: Pahat diperintahkan menyayat lurus memanjang (G01, X0, Z1000, F35) dari D ke E. N 06: Pahat diperintahkan menyayat mundur lurus (G01,X200, Z0, F35) dari E ke F. N 07: Pahat diperintahkan gerak cepat tidak menyayat (G00, X0, Z2800) dari F kembali ke S. N 08: Mesin diperintahkan untuk menghentikan putaran spindle utama (M05). N 09: Mesin diperintahkan selesai (M30) 2) Contoh program absolut Penyusunan program absolut sistem penghitungannya didasarkan pada satu titik referensi. Nilai X adalah diameter benda kerja, sedangkan nilai Z adalah jarak dari titik referensi ke arah memanjang. Untuk lebih jelasnya lihat ilustrasi di bawah ini, dan cermati angka-angkanya. Gambar Contoh gambar untuk pemrograman 335

103 Buatlah susunan program proses finishing dari gambar benda kerja di atas! N G X Z F M Dari S ke A Dari A ke B Dari B ke C Dari C ke D Dari D ke E Dari E ke F Dari F ke S 09 M05 10 M30 Keterangan dari program di depan: N 00: Informasi disampaikan pada mesin bahwa posisi pahat pada diameter 25 mm dan tepat diujung benda (G92, X2500, Z0). N 01: Mesin diperintahkan memutar spindle chuck searah jarum jam (M03). N 02: Pahat diperintahkan maju lurus tidak menyayat(g00, X800, Z0) dari S ke A. N 03: Pahat diperintahkan menyayat lurus memanjang (G01, X800, Z 600, F 35) dari A ke B. N 04: Pahat diperintahkan menyayat tirus (G01, X1500, Z 1800, F 35) dari B ke C. N 05: Pahat diperintahkan menyayat mundur lurus (G01, X2100, Z 2800, F 35) dari C ke D. N 06: Pahat diperintahkan menyayat lurus memanjang (G01, X2100, Z 1800, F35) dari D ke E. N07: Pahat diperintahkan menyayat mundur lurus (G01, X2500, Z 2800, F35) dari E ke F. N 08: Pahat diperintahkan gerak cepat tidak menyayat (G00, X2500, Z0) dari F kembali ke S. N 09: Mesin diperintahkan untuk menghentikan putaran spindle utama (M05). N 10: Mesin diperintahkan selesai (M30). 5. Pengoperasian Disket Pada mesin bubut CNC-TU2A dilengkapi dengan penggerak disket atau disk drive yang berfungsi untuk pengoperasian disket. Dengan sistem layanan disket ini semua program CNC dapat disimpan ke dalam disket atau dapat memindahkan pogram CNC dari disket ke dalam memori mesin. Hal ini dilakukan karena kemampuan mesin yang terbatas, yakni mesin hanya mampu menyimpan data ketika mesin dalam kondisi hidup, sedangkan apabila mesin dimatikan, semua data program yang ada di dalam memori mesin akan hilang. Ada beberapa kemungkinan yang dapat menyebabkan data yang ada di dalam memori mesin hilang, antara lain sebagai berikut. a. Tombol emergensi ditekan. b. Terjadi ganguan listrik yang menyebabkan terputusnya aliran listrik yang masuk ke mesin. Apabila terjadi hal-hal tersebut di atas, dengan sistem pelayanan disket akan memudahkan operator untuk memasukkan data-data program ke dalam memori mesin melalui data program yang tersimpan di dalam disket. 336 Gambar Disket Jenis disket yang digunakan dalam pengoperasian mesin adalah disket DS, DD(double side, double density) dengan ukuran disket 3,5 Inch. Untuk pengoperasian disket pada mesin bubut CNC346TU2A ada beberapa urutan yang harus dikerjakan. a. Memformat Disket Memformat disket adalah pengisian lintasan track dan sector sehingga dapat digunakan untuk menyimpan data program. Adapun langkah memformat disket sebagai berikut.

104 1) Masukkan disket pada disk drive maka lampu led akan menyala. 2) Pindahkan cursor pada kolom G dengan menekan tombol. 3) Tulis G65 kemudian tekan tombol (pada monitor tertayang fungsi pita). 4) Tekan tombol + secara bersamaan, maka pada monitor akan tampil pita hapus dan tertulis C er (erase), tunggu sampai format selesai. b. Menyimpan Program dari Mesin ke dalam Disket 1) Masukkan disket pada disk drive maka lampu led akan menyala. 2) Pindahkan cursor pada kolom G dengan menekan tombol. 3) Tulis G65 kemudian tekan tombol (pada monitor tertayang fungsi pita). 4) Tekan tombol (pada monitor tertayang menyimpan program no P.). 5) Nomor program untuk menyimpan dapat dipilih: P00 P ) Tulis nomer program yang diinginkan, misal 281 kemudian tekan tombol (pada monitor akan tertayang nomer 281 akan tersimpan dan mesin akan menampilkan program-program yang tersimpan di dalam disket), tunggu sampai proses penyimpanan selesai. c. Memanggil Program dari Disket ke Mesin 1) Masukkan disket pada disk drive maka lampu led akan menyala. 2) Pindahkan cursor pada kolom G dengan menekan tombol. 3) Tulis G65 kemudian tekan tombol, (pada monitor tertayang fungsi pita). 4) Tekan tombol (pada monitor tertayang fungsi pita.). 5) Tulis nomer program yang akan dipanggil, misal 282, kemudian tekan tombol (pada monitor akan tertayang: program tersimpan dan mesin akan menampilkan program-program yang tersimpan di dalam disket) kemudian disusul program akan terbaca, maksudnya nomer program yang tersimpan di dalam disket akan ditampilkan. Tunggu sampai proses pembacaan selesai. 6. Cara Setting Benda Kerja Untuk melaksanakan eksekusi program-program CNC dengan penyayatan benda terlebih dahulu dilakukan setting pisau terhadap benda kerja. Setting dapat dilakukan dengan dua cara sebagai berikut. a. Setting Benda Kerja dengan Metode Incremental 1) Pasang benda kerja pada cekam, kunci dengan kuat. 2) Putar cekam dengan kecepatan yang sesuai dan yakinkan putaran sudah senter. 3) Setting terhadap sumbu X a) Gerakkan pahat mendekati permukaan benda kerja dan atur kecepatan penyayatan pelan-pelan. b) Sentuhkan ujung pahat pada permukaan benda kerja dan yakinkan ujung pahat sudah menyentuh permukaan benda kerja, (lihat gambar 12.30). Gambar Setting kedudukan tool terhadap sumbu X benda kerja. Lihat harga X pada monitor, misal X = 520, hapus harga X dengan tombol, sehingga harga X menjadi nol (00). c) Setting kedudukan pahat/tool terhadap sumbu X sudah selesai. 4) Setting terhadap sumbu Z 337

105 a) Bebaskan ujung pahat dari permukaan benda kerja dan gerakkan bebas pahat ke kanan mendekati permukaan samping kanan benda kerja. b) Gerakkan ujung pahat mendekati permukaan sisi samping kanan benda kerja dengan kecepatan sayat pelan-pelan. Gambar Langkah setting kedudukan tool terhadap sumbu Z benda kerja c) Sentuhkan pahat pada permukaan benda kerja dan yakinkan pahat sudah menyentuh permukaan benda kerja (lihat Gambar 12.32). Lihat harga Z pada monitor, misal harga Z = 250, hapus harga Z dengan tombol, sehingga harga Z = 00. d) Gerakkan pahat ke kanan sesuai titik awal penyayatan yang dikehendaki, misal harga Z = 100 (1mm), maka pahat digerakkan 1 mm, ke sebelah kanan titik referensi benda kerja, (lihat Gambar 12.33). e) Setting kedudukan pahat/tooli terhadap sumbu Z sudah selesai Gambar Setting kedudukan tool terhadap sumbu Z benda kerja Gambar Setting akhir kedudukan tool terhadap sumbu Z benda kerja b. Setting Benda Kerja dengan Metode Absolut 1) Ukurlah diameter benda kerja dan catat harga diameter, missal: 22 mm. 2) Pasang benda kerja pada cekam, kunci dengan kuat. 3) Putar cekam dengan kecepatan yang sesuai dan yakinkan putaran sudah senter. 4) Setting terhadap sumbu X: a) Gerakkan pahat mendekati permukaan benda kerja, dan atur kecepatan penyayatan pelan-pelan. b) Sentuhkan ujung pahat pada permukaan benda kerja dan yakinkan pahat sudah menyentuh permukaan benda kerja, (lihat Gambar 12.34). Lihat harga X pada monitor, misal X = 720, hapus harga X dengan tombol, sehingga harga X menjadi nol (00). Gambar Setting kedudukan tool terhadap sumbu X benda kerja 338

106 c) Tekan tombol dan tulis harga diameter benda kerja X = 2200, kemudian tekan. d) Setting kedudukan pahat/tool terhadap sumbu X sudah selesai. 5) Setting terhadap sumbu Z: Untuk setting kedudukan tool terhadap sumbu Z, metode absolut caranya sama seperti setting kedudukan tool terhadap sumbu Z pada metode incremental. 7. Contoh-Contoh Aplikasi Fungsi G, Fungsi M, serta Soal Latihan a. Fungsi G 00 Perintah atau fungsi dengan sandi G 00 adalah perintah gerakan lurus, cepat, dan tidak menyayat. Penempatan fungsi ini pada kolom kedua, pada blok program. Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut. Contoh: Gambar Contoh gambar kerja simulasi G00 Susunlah program simulasi plotter (tanpa benda kerja) mengikuti alur gerakan A-B-C-D-E-F-A. Program plotter dibuat dengan metode Absolut dan Incremental. Metode Absolut N G X Z F H M M30 Metode Incremental N G X Z F H 00 M M30 Soal: Gambar Soal latihan membuat simulasi G00 339

107 Susunlah program simulai plotter (tanpa benda kerja) mengikuti alur gerakan A-B-C-D-E-F-G-H-A. b. Fungsi G 01 Perintah atau fungsi dengan sandi G 01 adalah perintah gerakan lurus, menyayat. Penempatan fungsi ini pada kolom kedua, pada blok program. Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut. N G X Z F H Contoh: Gambar Ilustrasi blok program fungsi G 01 Metode Absolut Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 01 N G X Z F H M M M 30 Soal: Buatlah susunan program incremental dari gambar di depan! c. Fungsi G 84 Perintah atau fungsi dengan sandi G 84 adalah perintah pembubutan siklus. Penempatan fungsi ini pada kolom kedua, pada blok program. Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut. N G X Z F H Gambar Ilustrasi blok program fungsi G 84

108 Contoh: Metode Absolut Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 084 N G X Z F H M M M 30 Soal: Buatlah susunan program incremental dari gambar di atas. d. Fungsi G 02 Perintah atau fungsi dengan sandi G 02 adalah perintah pembubutan radius/melengkung searah jarum jam (CW). Penempatan fungsi ini pada kolom kedua, pada blok program. Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut. N G X Z F H M99 I... K Gambar Ilustrasi blok program fungsi G 02 M99 adalah penentuan parameter I dan K. Parameter I adalah jarak titik start melengkung sampai ke titik pusat lengkungan, tegak lurus searah sumbu X. Sedangkan parameter K adalah jarak titik start melengkung sampai ke titik pusat lengkungan, tegal lurus searah sumbu Z. Perintah M99 ini dipergunakan apabila radius atau lengkungan yang akan dibuat mempunyai sudut lebih dari 90. Agar lebih jelas perhatikan contoh-contoh berikut ini. 341

109 Contoh: 1 Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 02-1 Dari Gambar di atas dapat diketahui bahwa besar: I = SC = R = 15 K = 0 Maka program melengkung dari S ke E sebagai berikut. Metode Absolut N G X Z F H M99 I: K: Metode Incremental N G X Z F H M99 I: K: Contoh: Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 02-2

110 Dari Gambar di atas dapat diketahui: SC = EC = R = 15 EL = (20 14):2 = 3 I = LC = EC EL = 15 3 = 2 K = SL = 9 Maka program gerakan melengkung dari S ke E sebagai berikut. Metode Absolut N G X Z F H M99 I: K: Metode Incremental N G X Z F H M99 I: K: Contoh: 3 Gambar Contoh gambar kerja simulasi G

111 Dari Gambar di atas diketahui R = 26, K = 20 : 2 = 10 sehingga bisa kita hitung nilai I dengan rumus pitagoras. I = I = I = 2 2 ( R K ) I = 576 I = 24 Susunan program gerakan dari S ke E, E ke D adalah: Metode Absolut N G X Z F H S ke E... M99 I: K: E ke D... M99 I: Metode Incremental Soal: N G X Z F H S ke E... M99 I: K: E ke D... M99 I: Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 02-4 Buat susunan program G02 dengan metode absolut dan incremental dari gambar di atas. e. Fungsi G 03 Perintah atau fungsi dengan sandi G03 adalah perintah pembubutan radius/melengkung berlawanan arah jarum jam (CCW). Penempatan fungsi ini pada kolom kedua, pada blok program. Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut.

112 N G X Z F H M99 I... K Gambar Ilustrasi blok program fungsi G 03 M99 adalah penentuan parameter I dan K. Parameter I adalah jarak titik start melengkung sampai ke titik pusat lengkungan, tegak lurus searah sumbu X. Sedangkan parameter K adalah jarak titik start melengkung sampai ke titik pusat lengkungan, tegal lurus searah sumbu Z. Pada mesin EMCO CNC TU-2A, gerakan perintah G 03 dengan nilai pergerakan ke arah X dan Z sama bisa dijalankan tanpa menggunakan program M99. Pada mesin jenis ini nilai I dan K selalu incremental positif. Contoh: Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 03-1 Dari Gambar di atas dapat diketahui R = 15, I = 10. Jadi besarnya K dapat dihitung dengan rumus Pythagoras. K = K = K = 2 2 ( R K ) K = 125 K = 11,18 Susunan program gerakan dari S ke E ebagai berikut. Metode Absolut N G X Z F M99 I: K: Metode Incremental N G X Z F M99 I: 100 K:

113 Soal: 346 Gambar Soal latihan aplikasi fungsi G 03 Buatlah susunan program absolut dan incremental dari gambar kerja di atas. f. Fungsi G 04 Fungsi dengan sandi G04 adalah perintah diam sesaat. Aplikasi ini memerintahkan komputer untuk menghentikan feeding beberapa saat, dengan kondisi spindle masih berputar. Untuk lebih jelasnya kita lihat simulasi blok programn G04 sebagai berikut. N G X Z F H Gambar Ilustrasi blok program G 04 Pada kolom X, kolom tersebut diisi dengan angka tenggat waktu berhenti feeding mesin. X = 300 dimaksudkan feeding mesin berhenti selama 3 detik. g. Fungsi G 21 Aplikasi G 21 adalah aplikasi penyisipan satu blok program. Aplikasi ini bisa dibentuk menggunakan tombol kombinasi. Setelah blok sisipan terbentuk, perintah G 21 yang tercantum pada kolom G, bisa dihapus baru kemudian diisikan program sisipan. Lebih jelas lihat ilustrasi berikut. N G X Z F (tekan ~ + INP) N G X Z F (hapus fungsi G 21, kemudian isi blok ini dengan program yang dikehendaki) Gambar Ilustrasi blok program G 21 h. Fungsi G 25 Fungsi dengan sandi G 25 adalah perintah pemanggilan subprogram. Subprogram dipergunakan pada saat kita melakukan pekerjaan pengulangan dengan pola bidang yang sama dan sebangun. Berikut ilustrasi blok program untuk aplikasi fungsi G 25.

114 N G X Z F H L 30 Gambar Ilustrasi blok program G 25 Maksud dari L 30 pada kolom H di atas adalah nomor blok subprogram yang akan dipanggil pada saat proses pengerjaan benda kerja. Subprogram yang dibuat selalu dalam bentuk incremental. Agar lebih jelas kita lihat contoh penggunaan aplikasi G 25 berikut ini. Contoh: Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 25 Buatlah susunan program G 25 dari gambar kerja di atas. Metode Absolut N G X Z F H M L L L L L L L M05 18 M

115 M17 Soal: Buat susunan program incremental dari Gambar di atas. i. Fungsi G 27 Fungsi G 27 adalah aplikasi program melompat blok. Aplikasi ini dikombinasikan dengan fungsi M06 yaitu aplikasi penggantian tool. Agar lebih jelas lihat ilustrasi dari fungsi G 27 di bawah ini. N G X Z F H L M T M T Gambar Ilustrasi blok program G 27 j. Fungsi G 88 Fungsi G 88 adalah aplikasi siklus program pembubutan melintang, penempatan fungsi G 88 terletak pada kolom G blok program, untuk lebih jelasnya lihat gambar ilustrasi berikut ini. N G X Z F H Gambar Ilustrasi blok program G 88 Pada kolom X diisi dengan nilai diameter nominal benda kerja yang akan dituju, lebih jelasnya lihat contoh berikut ini. Contoh: 348 Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 88-1

116 Metode Absolut N G X Z F H M M05 04 M30 Metode Incremental N G X Z F H 01 M M05 04 M30 Soal: Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 88-2 Susunlah program fungsi G88 dari Gambar di atas dengan metode incremental dan absolut. k. Fungsi G 83 Fungsi G 83 adalah aplikasi pemrograman pengeboran dengan penarikan tatal keluar. Pada kolom Z, diisi dengan nilai dalamnya pengeboran. N G X Z F H Contoh: Gambar Ilustrasi blok program G 83 Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 83 Buatlah program pengeboran dari Gambar dengan metode absolut dan incremental. 349

117 Metode Absolut N G X Z F Metode Incremental N G X Z F l. Fungsi G 81 Fungsi G 81 adalah aplikasi pemrograman pengeboran langsung. Pada kolom Z, diisi dengan nilai kedalaman pengeboran. N G X Z F H Contoh: Gambar Ilustrasi blok program G 81 Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 81 Buatlah program pengeboran dari Gambar dengan metode absolut dan incremental. Metode Absolut N G X Z F Metode Incremental N G X Z F m. Fungsi G 82 G 82 adalah aplikasi program pengeboran langsung, dengan pemberhentian sesaat di akhir pengeboran. Pada aplikasi ini kolom Z diisi dengan dalamnya pengeboran. N G X Z F H Gambar Ilustrasi blok program G 82

118 Contoh: Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 82 Buatlah program pengeboran dari Gambar dengan metode absolut dan incremental. Metode Absolut N G X Z F Metode Incremental N G X Z F n. Fungsi G 85 G 85 adalah aplikasi program siklus pereameran. Reamer bisa diartikan sebagai peluasan, yaitu peluasan lubang hasil pengeboran. Pereameran dilakukan karena pada saat pembuatan lubang, tidak ada ukuran mata bor yang cocok dengan diameter lubang yang akan dibuat. Pereameran juga berfungsi sebagai penghalus lubang yang sudah dibuat. Pada aplikasi ini kolom Z diisi dengan nilai kedalaman pereameran. N G X Z F H Contoh: Gambar Ilustrasi blok program G 85 Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 85 Buatlah susunan program pereameran dari Gambar di atas dengan metode absolut dan incremental. 351

119 Metode Absolut N G X Z F Metode Incremental N G X Z F o. Fungsi G 89 Fungsi G89 adalah alikasi program penghalusan secara langsung, dengan tenggat waktu berhenti di akhir penghalusan. Pada aplikasi ini kolom Z diisi dengan nilai kedalaman penghalusan. N G X Z F H Contoh: Gambar Ilustrasi blok program G 89 Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 89 Buatlah susunan program penghalusan dari Gambar di atas dengan metode absolut dan incremental. Metode Absolut N G X Z F Metode Incremental N G X Z F

120 p. Fungsi M06 M06 adalah fungsi penggantian alat pada Mesin Bubut CNCTU2A. Penggantian tool ini dilakukan pada saat kita melakukan pembubutan kompleks. Pada mesin CNC-TU2A hal ini bisa dilakukan langsung tanpa melepas pahat dan menggantinya satu demi satu karena mesin ini dilengkapi dengan revolver. Berikut adalah ilustrasi blok pemrograman penggantian alat pada mesin CNC-TU2A. N G X Z F H... M Gambar Ilustrasi blok program M06 Gambar Revolver Pada aplikasi M06 ini kolom F diisi dengan sandi T, yaitu sandi perputaran revolver terhadap pisau aktif untuk menentukan jenis pisau baru. Karena bentuk tool yang berbeda, setiap tool memiliki selisih jarak (jarak setting) terhadap benda kerja yang berbeda pula. Karena itu sebelum kita melakukan penggantian alat pada pembubutan kompleks, perlu dilakukan setting tiap tool terhadap benda kerja. Adapun langkahlangkahnya sebagai berikut. 1) Menentukan urutan kerja alat potong. Untuk pengerjaan bubut kompleks seperti pada benda kerja. Urutan tool/pisau yang dipergunakan adalah: a) Pahat kanan luar b) Pahat potong c) Pahat ulir luar Gambar Urutan pemakaian pisau/tool 2) Menentukan data alat potong. Penentuan data alat potong sangat penting karena dengan penentuan ini akan mempermudah pemrograman. Pada lembar data alat potong. Nantinya akan diisi dengan harga selisih terhadap sumbu Z referensi. 3) Mencari selisih panjang tiap-tiap alat potong. Untuk menentukan selisih panjang tiap tool diperlukan alat bantu optik. Alat bantu ini semacam lup tapi tidak dilengkapi dengan lensa pembalik sehingga bayangan yang dihasilkan berlawanan dengan kenyataannya. Adapun langkah setting masing-masing tool sebagai berikut. a) Pasang senter tetap pada cekam. b) Pasang senter tetap kecil pada revolver. 353

121 c) Dekatkan kedua ujung senter dan samakan ketinggiannya. d) Mundurkan revolver pasang alat optik pada meja mesin. e) Setel ketinggian plat ukur yang ada pada alat optik dengan ketinggian senter yang terpasang pada cekam. f) Periksa dan setting ketinggian semua tool yang telah dipasang pada alat potong terhadap plat ukur yang terpasang alat optik, (lihat Gambar ). g) Gerakkan pahat kanan luar sebagai pahat referensi, ke bawah alat optik sehingga ujung pahat kanan berada pada kwadran II, dan menempel pada tool terhadap plat ukur. persilangan garis silang X dan Z. (Gambar dan Gambar 12.73). Gambar Setting ketinggi tool terhadap plat ukur Gambar Setting pahat referensi Gambar Posisi pahat kanan luar pada kwadran II h) Tekan tombol DEL untuk menghapus nilai X dan Z, sehingga nilai X = 0 dan Z = 0. i) Mundurkan posisi revolver dan putarlah revolver untuk setting pisau yang kedua, posisikan tool tersebut pada persilangan sumbu X dan Z, setiap pensettingan catat selisih nilai sumbu X dan sumbu Z. j) Nilai selisih X dan Z, nantinya diisikan pada kolom X dan Z setiap penggantian tool. k) Jika posisi pahat kanan luar terletak pada kwadran II alat optik, pahat alur dan pahat ulir terletak pada kwadran yang berbeda. Berikut gambar cerminan posisi pensettingan beberapa pahat. l) Pasang ketiga tool pada revolver sesuai urutan penggunaan masingmasing tool, (Gambar 12.76). 354

122 Contoh: Gambar Posisi pahat alur pada kwadran I Gambar Posisi pahat ulir Gambar Pemasangan tool pada revolver Gambar Contoh gambar kerja simulasi M06 Buatlah program penguliran dari Gambar dengan metode absolut. Metode Absolut N G X Z F M T00 02 M M M T02 11 M M M T02 17 M K M M T M30 355

123 Keterangan: Blok program N09-N24 Maksud dari gerak G 00 pada blok N 09, revolver dijauhkan dari benda kerja sebelum proses penggantian tool. Sedangkan pada blok N 10, nilai X = 88, dan Z = adalah nilai selisih jarak setting pahat nomer 2 terhadap pahat kanan luar. Pada kolom F blok program N 10, terisi T02, adalah perintah gerak revolver untuk berotasi sebanyak dua kali terhadap pahat kanan luar, untuk diganti pahat alur. Setelah penggantian tool selesai, pahat alur didekatkan dengan bagian yang akan dibuat alur, blok program N 13 adalah proses siklus pengaluran. Setelah siklus pengaluran selesai, putaran spindle utama dihentikan untuk proses penggantian alat. Pada proses penggantian pahat ulir, langkah-langkahnya sama dengan proses penggantian pahat alur. Pada siklus penguliran, yaitu blok N19, pada kolom F terisi K100, K100 adalah kisar dari ulir yang dibuat, sedangkan pada kolom H = 10, maksudnya tinggi ulir luar dibuat dalam sepuluh kali langkah penyayatan. Blok N21-24 adalah proses penggantian pahat ulir luar kembali ke pahat kanan luar. Soal: Buat susunan program incremental dari Gambar di atas. q. Fungsi G 78 Fungsi G78 adalah aplikasi pemrograman siklus pembuatan ulir. Berikut ilustrasi blok pemrograman siklus penguliran pada mesin CNC TU-2A. N G X Z F H Gambar Ilustrasi blok program G 78 Pada aplikasi G 78 pada kolom K merupakan kolom nilai kisar ulir yang akan dibuat. Sebelum kita mempelajari lebih jauh tentang siklus penguliran dengan menggunakan aplikasi G 78, kita pelajari lagi tentang dasar-dasar perhitungan penguliran. Tabel 12.2 Hubungan kisar ulir dengan putaran mesin Kisar Ulir (mm) Putaran (Rpm) 0,02 0, , , , Berdasarkan standar ISO ketentuan ulir yang benar sebagai berikut. 1) Tinggi ulir luar (h): 0,6134.P 2) Tinggi ulir dalam (h): 0,5413.P 356

124 Tabel 12.3 Hubungan kisar ulir dengan tinggi ulir Kisar Ulir (mm) Tinggi Ulir (mm) 0,5 0,307 0,6 0,368 0,7 0,429 0,75 0,460 0,8 0, ,613 1,25 0,767 1, , , , , Tabel 12.4 Hubungan kisar ulir dengan tinggi ulir Kisar Ulir (mm) Tinggi Ulir (mm) 3 0,5 4 0,7 5 0, , ,5 12 1, ,0 20 2,5 Contoh: Berikut adalah contoh penyusunan program G 78. Gambar Contoh gambar kerja simulasi G

125 Buatlah program penguliran dari Gambar dengan metode absolut. Metode Absolut N G X Z F M T00 02 M M05 13 M T02 14 M K M05 19 M T M30 Metode Incremental 358 N G X Z F 00 M T00 01 M M05 12 M T02

126 13 M K M05 18 M T M30 Soal: Gambar Gambar kerja simulasi G 78 Susunlah simulasi program G 78 dari Gambar di atas dengan metode absolut dan incremental. r. Fungsi G 86 Fungsi G 86 adalah aplikasi pemrograman siklus pembubutan alur. Berikut adalah ilustrasi blok pemrograman siklus pengaluran pada mesin CNC-TU2A. N G X Z F H Gambar Ilustrasi Blok Program G 86 Pada pemrograman siklus pengaluran ini, kolom H diisi dengan lebar pahat, sedangkan kolom X diisi dengan diameter akhir yang akan dituju. Lihat contoh berikut ini. Contoh: Gambar Contoh gambar kerja simulasi G86 359

127 Dari Gambar di atas buatlah simulasi pemrograman dengan metode absolut. Metode Absolut N G X Z F M T00 02 M M05 06 M M M05 16 M T M M17 Tugas: Buatlah simulasi pemrograman siklus pengaluran dari Gambar dengan metode incremental. Soal: Gambar Gambar kerja simulasi G 86 Dari Gambar di atas buatlah simulasi pemrograman dengan metode absolut dan incremental. 360

128 B. Mesin Frais CNC Mesin Frais CNC secara garis besar dapat digolongkan menjadi dua, yaitu: a) Mesin Frais CNC Training Unit b) Mesin Frais CNC Production Unit Kedua mesin tersebut mempunyai prinsip kerja yang sama, akan tetapi yang membedakan kedua tipe mesin tersebut adalah penggunaannya di lapangan. CNC Frais Training Unit dipergunakan untuk pelatihan dasar pemrograman dan pengoperasian CNC yang dilengkapi dengan EPS (External Programing Sistem). Mesin CNC jenis Training Unit hanya mampu dipergunakan untuk pekerjaan-pekerjaan ringan dengan bahan yang relatif lunak. Sedangkan Mesin Frais CNC Production Unit dipergunakan untuk produksi massal, sehingga mesin ini dilengkapi dengan assesoris tambahan seperti sistem pembuka otomatis yang menerapkan prinsip kerja hidrolis, pembuangan tatal, dan sebagainya. Gerakan Mesin Frais CNC dikontrol oleh komputer, sehingga semua gerakan yang berjalan sesuai dengan program yang diberikan, keuntungan dari sistem ini adalah mesin memungkinkan untuk diperintah mengulang gerakan yang sama secara terus-menerus dengan tingkat ketelitian yang sama pula. 1. Prinsip Kerja Mesin Frais CNC TU 3 Axis Mesin Frais CNC TU-3A menggunakan sistem persumbuan dengan dasar sistem koordinat Cartesius, (Gambar 12.84). Prinsip kerja mesin CNC TU-3A adalah meja bergerak melintang dan horizontal sedangkan pisau/pahat berputar. Untuk arah gerak persumbuan Mesin Frais CNC TU-3A tersebut diberi lambang pesumbuan sebagai berikut. a) Sumbu X untuk arah gerakan horizontal. b) Sumbu Y untuk arah gerakan melintang. c) Sumbu Z untuk arah gerakan vertikal. Gambar Sistem koordinat mesin CNC TU-3A Gambar Skema pergerakan koordinat mesin CNC TU-3A 2. Bagian Utama Mesin Frais CNC TU3A a. Bagian Mekanik 1) Motor utama Motor utama adalah motor penggerak cekam untuk memutar benda kerja. Motor ini jenis motor arus searah/dc (Direct Current) dengan kecepatan putaran yang variabel. Gambar Motor utama 361

129 Adapun data teknis motor utama adalah: a) Jenjang putaran rpm b) Power Input 500 Watt c) Power Output 300 Watt 2) Eretan Eretan merupakan gerak persumbuan jalannya mesin. Pada mesin 3 axis, mesin ini mempunyai dua fungsi gerakan kerja, yaitu gerakan kerja posisi vertikal dan gerakan kerja pada posisi horizontal, adapun yang dimaksud dengan gerakan kerja tersebut adalah: a) Posisi vertikal (1) Eretan memanjang sumbu X (0-199,9 mm) (2) Eretan melintang sumbu Y ( mm) (3) Eretan vertikal sumbu Z ( mm) Gambar Skema mesin posisi horizontal Gambar Skema mesin posisi vertikal b) Posisi horizontal (1) Eretan memanjang sumbu Z (0-199,9 mm) (2) Eretan melintang sumbu X ( mm) (3) Eretan vertikal sumbu Y ( mm) 3) Step motor Step motor berfungsi untuk menggerakkan eretan, yaitu gerakan sumbu X dan gerakan sumbu Z. Tiap-tiap eretan memiliki step motor sendiri-sendiri, adapun data teknis step motor sebagai berikut. a) Jumlah putaran 72 langkah. b) Momen putar 0.5 Nm. c) Kecepatan gerakan: Gerakan cepat maksimum 700 mm/menit. Gerakan operasi manual mm/menit. Gerakan operasi mesin CNC terprogram mm/menit. Gambar Poros berulir dengan bantalan 362 Gambar Step motor 4) Rumah alat potong Rumah alat potong digunakan untuk menjepit tool holder (alat potong) pada saat proses pengerjaan benda kerja. Sumber putaran rumah alat potong dihasilkan dari motor utama, dengan kecepatan putaran RPM.

130 Pada mesin jenis training unit rumah alat potong hanya memungkinkan memegang satu alat, berbeda dengan jenis producrion unit yang dilengkapi alat semacam revolver, sehingga memungkinkan untuk membawa lebih dari satu tool holder. 5) Penjepit alat potong Gambar Tool holder Penjepit alat potong atau tool holder pada Mesin Frais adalah penjepit manual, alat ini digunakan untuk menjepit pisau pada saat penyayatan benda kerja. Bentuk penjepit ini biasanya disesuaikan dengan bentuk rumah alat potong. Di bagian dalam tool holder dilengkapi sebuah alat bantu pencekaman. Alat bantu tersebut berfungsi untuk memperkuat pencekaman dari tool holder. Alat bantu tersebut dinamakan collet. Collet terbuat dari bahan logam, di mana diame terlubang pada collet sesuai dengan besarnya diameter pisau. Gambar Collet 6) Ragum Ragum pada mesin CNC TU-3A berfungsi untuk menjepit benda kerja pada saat proses penyayatan. Ragum pada mesin ini dilengkapi dengan sebuah stopper. Ragum bisa diganti sesuai kebutuhan. Ragum pada mesin ini dioperasikan secara manual. Gambar Ragum b. Bagian Pengendali/Kontrol Bagian pengendali/kontrol merupakan bak kontrol mesin CNC yang berisikan tombol-tombol dan saklar serta dilengkapi dengan monitor. Pada kotak kontrol merupakan unsur layanan langsung yang berhubungan dengan operator. Gambar berikut menunjukan secara visual dengan nama-nama bagian sebagai berikut. 363

131 Gambar Bagian pengendali Keterangan: 1. Saklar utama 2. Lampu kontrol saklar utama 3. Tombol emergensi 4. Saklar operasi mesin 5. Saklar pengatur kecepatan sumbu utama 6. Amperemeter 7. Tombol untuk eretan melintang, memanjang 8. Tombol shift 9. Saklar pengatur feeding meja 10. Tombol pengatur posisi metric-inch 11. Display pembaca gerakan 12. Lampu kontrol untuk pelayanan manual 13. Saklar option CNC atau manual 14. Tombol DEL 15. Tombol untuk memindah fungsi sumbu X, Y, Z 16. Tombol INP 17. Tombol M 1) Saklar Utama/Main Switch Saklar utama adalah pintu masuk aliran listrik ke kontrol pengendali CNC. Cara kerja saklar utama yaitu jika kunci saklar utama diputar ke posisi 1 maka arus listrik akan masuk ke kontrol CNC. Gambar Saklar utama (main switch) Sebaliknya jika kunci saklar utama diputar kembali ke angka 0 maka arus listrik yang masuk ke kontrol CNC akan terputus. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini. 364

132 Kondisi mati Listrik masuk ke kontrol CNC Gambar Ilustrasi cara kerja saklar utama 2) Tombol Darurat/Emergency Switch Tombol ini digunakan untuk memutus aliran listrik yang masuk ke kontrol mesin. Hal ini dilakukan apabila akan terjadi hal-hal yang tidak diinginkan akibat kesalahan program yang telah dibuat. Gambar Emergency switch 3) Saklar Operasi Mesin (Operating Switch) Saklar layanan mesin ini digunakan untuk memutar sumbu utama yang dihubungkan dengan rumah alat potong. Saklar ini yang mengatur perputaran sumbu utama sesuai menu yang dipilih, yaitu perputaran manual atau CNC. Gambar Saklar operasi Cara kerja saklar operasi sebagai berikut. 1) Jika saklar diputar pada angka 1 maka menu yang dipilih adalah menu manual, (lihat Gambar 12.95), yaitu pergerakan eretan, kedalaman pemakanan tergantung oleh operator. Gambar Ilustrasi saklar operasi manual 2) Jika saklar diputar pada CNC berarti menu yang dipilih adalah menu CNC (lihat Gambar 12.96), yaitu semua pergerakan yang terjadi dikontrol oleh komputer baik itu pergerakan sumbu utama, pergerakan eretan, maupun kedalaman pemakanan. Gambar Ilustrasi saklar operasi CNC 365

133 4) Saklar Pengatur Kecepatan Sumbu Utama Saklar ini berfungsi untuk mengatur kecepatan putar alat potong pada sumbu utama, saklar ini bisa berfungsi pada layanan CNC maupun manual. Kecepatan putaran sumbu utama mesin CNC TU-3A berkisar antara Rpm, sesuai tabel putaran pada mesin. Cara pengoperasian saklar pengatur kecepatan sumbu utama ini adalah, saklar pengatur kecepatan sumbu utama diputar ke arah kanan mendekati angka 100 untuk meningkatkan kecepatan putaran spindle. Untuk mengurangi kecepatan spindle putar kembali saklar pengatur kecepatan sumbu utama ke arah kiri mendekati angka 0. 5) Saklar Layanan Posisi Mesin Saklar layanan ini digunakan untuk mengatur posisi mesin, apakah option yang digunakan adalah posisi horizontal atau vertikal. Saklar ini juga berfungsi sebagai pemindah dimensi, dari metric ke inch atau sebaliknya. 6) Ampere Meter Ampere meter berfungsi sebagai display besarnya pemakaian arus aktual dari motor utama. Fungsi utama dari ampere meter ini untuk mencegah beban berlebih pada motor utama pada saat mesin dioperasikan. Gambar Saklar pengatur kecepatan sumbu utama Gambar Saklar layanan posisi mesin Gambar Ampere Meter Arus yang diizinkan pada saat pengoperasian mesin adalah 4 Ampere, apabila mesin dioperasikan secara terus-menerus (kontinyu) besarnya arus aktual yang diizinkan sebesar 2 Ampere. Besarnya beban arus aktual pada motor utama pada saat pengoperasian dapat dikurangi dengan cara mengurangi kedalaman dan kecepatan penyayatan. 7) Disk Drive Disk drive pada mesin CNC TU-3A dimaksudkan untuk pelayanan pengoperasian disket. Dengan pelayanan disket dapat Gambar Disk drive dilakukan: a. Menyimpan data dari memori mesin ke dalam memori disket. b. Memindah data program dari data ke dalam memori mesin. 366

134 8) Fungsi Tombol Tombol ini berfungsi untuk memindahkan fungsi dari fungsi CNC ke fungsi manual, atau sebaliknya. Tombol ini berfungsi untuk menyimpan data pada memori mesin. Tombol ini berfungsi untuk menghapus satu karakter/kata untuk diganti. Tombol ini berfungsi untuk memindah cursor kembali ke nomor blok program sebelumnya. Tombol ini berfungsi untuk memindah cursor menuju nomor blok berikutnya. Tombol untuk: Memasukkan data bernilai negatif, tombol ini ditekan setelah memasukkan nilai/angka yang dikehendaki. Memasukkan data dengan karakter M. Contoh: M99, M03, M05. Menguji kebenaran program, setelah program selesai dibuat, tekan dan tahan tombol ini, secara otomatis program yang telah dibuat akan dicek kebenarannya oleh komputer. Tombol ini berfungsi untuk memindahkan cursor. Kombinasi tombol untuk menyisipkan satu baris blok program. (Tekan tombol ~ diikuti tombol INP). Kombinasi tombol untuk menghapus satu baris blok program. (Tekan tombol ~ diikuti tombol DEL). Kombinasi tombol untuk: Menghapus alarm. (Tekan tombol REV diikuti tombol INP) Kembali ke awal program. Kombinasi tombol untuk mengeksekusi program agar berhenti sementara. (Tekan tombol INP diikuti tombol FWD). Tombol kombinasi untuk mengeksekusi program secara satu persatu dalam setiap blok program. Kombinasi ini biasa digunakan sebagai salah satu cara pengecekan kebenaran program. (Tekan tombol 1 disusul tombol START) Tombol ini dipergunakan untuk mengeksekusi program secara keseluruhan. Tombol kombinasi untuk menghapus program secara keseluruhan dari memori mesin. (Tekan tombol DEL diikuti INP) 367

135 9) Fungsi G, M, Kode Alarm G 00 : Gerak lurus cepat ( tidak boleh menyayat) G 01 : Gerak lurus penyayatan G 02 : Gerak melengkung searah jarum jam (CW) G 03 : Gerak melengkung berlawanan arah arum jam (CCW) G 04 : Gerak penyayatan (feed) berhenti sesaat G 21 : Baris blok sisipan yang dibuat dengan menekan tombol ~ dan INP G 25 : Memanggil program subroutine G 27 : Perintah meloncat ke nomor blok yang dituju G 64 : Mematikan arus step motor. G 65 : Operasi disket (menyimpan atau memanggil program) G 73 : Siklus pengeboran dengan pemutusan tatal G 81 : Siklus pengeboran langsung G 82 : Siklus pengeboran dengan berhenti sesaat G 83 : Siklus pengeboran dengan penarikan tatal G 85 : Siklus pereameran G 89 : Siklus pereameran sampai batas ukuranyang ditentukan G 90 : Program absolut G 91 : Program Incremental G 92 : Penetapan posisi pahat secara absolute M 00 : Program berhenti M 03 : Spindel/sumbu utama berputar searah jarum jam (CW) M 05 : Putaran spindel berhenti M 06 : Perintah penggantian alat potong (tool) M 17 : Perintah kembali ke program utama M 30 : Program berakhir M 99 : Penentuan parameter I dan K 368 A 00 : Kesalahan perintah pada fungsi G atau M A 01 : Kesalahan perintah pada fungsi G02 dan G03 A 02 : Kesalahan pada nilai X A 03 : Kesalahan pada niilai F A 04 : Kesalahan pada nilai Z A 05 : Kurang perintah M30 A 06 : Kurang perintah M03 A 07 : Tidak ada arti A 08 : Pita habis pada penyipanan ke kaset A 09 : Program tidak ditemukan pada disket A 10 : Disket diprotek A 11 : Salah memuat disket A 12 : Salah pengecekan A 13 : Salah satuan mm atau inch dalam pemuatan A 14 : Salah posisi kepala frais A 15 : Nilai Y salah A 16 : Tidak ada nilai radius pisau frais A 17 : Salah sub program A 18 : Jalannya kompensasi radius pisau frais lebih dari Nol

136 3. Kecepatan Potong dan Putaran Mesin a. Pengertian Kecepatan Potong Kecepatan potong adalah suatu harga yang diperlukan dalam menentukan kecepatan pada proses penyayatan atau pemotongan benda kerja. Harga kecepatan potong tersebut ditentukan oleh jenis alat potong dan jenis benda kerja yang dipotong. Adapun rumus dasar untuk menentukan kecepatan potong adalah: Vs = π d S m/menit Keterangan: Vs : kecepatan potong dalam m/menit d : diameter pisau dalam mm S : kecepatan putar spindel dalam rpm π : 3,14 Faktor-faktor yang mempengaruhi harga kecepatan potong. 1) Bahan benda kerja/material Semakin tinggi kekuatan bahan yang dipotong maka harga kecepatan potongnya semakin kecil. 2) Jenis alat potong Semakin tinggi kekuatan alat potongnya maka harga kecepatan potongnya semakin besar. 3) Besarnya kecepatan penyayatan/asutan Semakin besar jarak asutan maka kecepatan potongnya semakin kecil. 4) Kedalaman penyayatan/pemotongan Semakin tebal penyayatan maka harga kecepatan potongnya semakin kecil. b. Jumlah Putaran Jika harga kecepatan potong benda kerja diketahui maka jumlah putaran sumbu utama dapat dihitung dengan ketentuan: Vc put/menit n = π d c. Kecepatan Asutan (F) Secara teoritis kecepatan asutan bisa dihitung dengan rumus: F = n fpt Zn Keterangan: n : jumlah putaran dalam put/menit fpt : feed per teeth dalam mm Zn : jumlah gigi pisau Contoh: Diketahui pisau HSS Shell Endmill Ø 40 mm dengan jumlah gigi 6 buah, dipergunakan menyayat besi St 36 kecepatan potong 25 m/menit, kecepatan pergigi (fpt) 0,02 mm. Ditanyakan: a. Berapa jumlah putaran mesin? b. Berapa kecepatan penyayatan? 369

137 370 Jawab: Vc put/menit a. n = π d n = = 199,044 put/menit 3,14 40 b. F = n fpt Zn F = = 23,885 mm/menit 4. Pengoperasian Disket Pada Mesin Bubut CNC TU-3A dilengkapi dengan penggerak disket atau disk drive yang berfungsi untuk pengoperasian disket. Dengan sistem layanan disket ini semua program CNC dapat disimpan ke dalam disket atau dapat memindahkan pogram CNC dari disket ke dalam memori mesin. Hal ini dilakukan karena kemampuan mesin yang terbatas, yakni mesin hanya mampu menyimpan data ketika mesin dalam kondisi hidup, sedangkan apabila mesin dimatikan, semua data program yang ada di dalam memori mesin akan hilang. Ada beberapa kemungkinan yang dapat menyebabkan data yang ada di dalam memori mesin hilang, antara lain: a. Tombol emergensi ditekan. b. Terjadi gangguan listrik, yang menyebabkan terputusnya aliran listrik yang masuk ke mesin. Apabila terjadi hal-hal tersebut di atas, dengan sistem pelayanan disket akan memudahkan operator untuk memasukkan data-data program ke dalam memori mesin melalui data program yang tersimpan di dalam disket. Jenis disket yang digunakan dalam pengoperasian mesin adalah disket DS, DD(double side, double density) dengan ukuran disket 3,5 inch. Gambar Disket Untuk pengoperasian disket pada Mesin Bubut CNC TU 3A ada beberapa urutan yaitu: a. Memformat disket Memformat disket adalah pengisian lintasan track dan sector sehingga dapat dipergunakan untuk menyimpan data program. Adapun langkah memformat disket sebagai berikut. 1) Masukkan disket pada disk drive maka lampu led akan menyala. 2) Pindahkan cursor pada kolom G dengan menekan tombol. 3) Tulis G65 kemudian tekan tombol, (pada monitor tertayang fungsi pita). 4) Tekan tombol + secara bersamaan maka pada monitor akan tampil pita hapus dan tertulis C er (erase), tunggu sampai format selesai. b. Menyimpan program dari mesin ke dalam disket 1) Masukkan disket pada disk drive maka lampu led akan menyala. 2) Pindahkan cursor pada kolom G dengan menekan tombol. 3) Tulis G65 kemudian tekan tombol, (pada monitor tertayang fungsi pita).

138 4) Tekan tombol (pada monitor tertayang menyimpan program no P.). Nomor program untuk menyimpan dapat dipilih P00 P99, ) Tulis nomer program yang diinginkan, misal 281 kemudian tekan tombol ( pada monitor akan tertayang nomer 281 akan tersimpan dan mesin akan menampilkan program yang tersimpan di dalam disket tunggu sampai proses penyimpanan selesai. c. Memanggil program dari disket ke mesin 1) Masukkan disket pada disk drive maka lampu led akan menyala. 2) Pindahkan cursor pada kolom G dengan menekan tombol. 3) Tulis G65 kemudian tekan tombol, (pada monitor tertayang fungsi pita). 4) Tekan tombol (pada monitor tertayang fungsi pita.). 5) Tulis nomer program yang akan dipanggil, misal 282. Kemudian tekan tombol (pada monitor akan tertayang: program tersimpan dan mesin akan menampilkan program-program yang tersimpan di dalam disket) kemudian disusul program akan terbaca, maksudnya nomer program yang tersimpan di dalam disket akan ditampilkan. Tunggu sampai proses pembacaan selesai. 5. Cara Setting Pisau terhadap Benda Kerja Sebelum melaksanakan eksekusi program-program CNC dengan benda kerja terlebih dahulu dilakukan setting pisau terhadap benda kerja. Setting ini menepatkan titil nol benda kerja yang sudah terlebih dahulu kita tentukan dengan sumbu pisau frais terhadap tiga bidang benda kerja dengan cara penyayatan manual. Setting benda kerja ini dapat dilaksanakan dengan langkah-langkah sebagai berikut. Misal: setting pisau frais dengan Ø 10 mm, kecepatan putar spindel utama put/menit. Posisi awal pisau frais berada 15 mm terhadap titik nol sumbu X benda kerja. 0 mm terhadap sumbu Y benda kerja. 10 mm di atas permukaan benda kerja pada sumbu Z. a. Setting pisau terhadap benda kerja pada sumbu X 1) Periksa diameter pisau yang dipergunakan kemudian tentukan putaran spindel utama. 2) Pasang benda kerja pada ragum dan jepit dengan kuat. 3) Putar spindel utama dan yakinkan putaran sudah senter. 4) Turunkan pisau dengan menggerakkan sumbu Z dan atur kedalaman yang diperlukan di sebelah sisi luar benda kerja. Gambar Setting tool terhadap sumbu X 371

139 5) Sentuhkan pisau kearah sumbu + X pada sisi luar benda kerja dengan menggerakkan pelan-pelan kearah benda kerja, setelah pisau menyentuh benda kerja pada monitor akan tertayang nilai harga X, misal: X = 201. hapus nilai harga X dengan tombol DEL, sehingga nilai harga X = 00. Tekan tombol INP dan tulis -500, kemudian tekan INP maka pada monitor nilai harga X = Nilai X = 500= radius pisau frais 5 mm. nilai minus X menunjukkan arah. Maka setting terhadap sumbu X sudah selesai. (Lihat Gambar ) b. Setting pisau terhadap benda kerja pada sumbu Y Pisau masih tetap pada posisi di atas, bebaskan pisau terhadap benda kerja dan geser ke arah sumbu Y, kemudian gerakkan pisau ke kanan ke arah sumbu + X. 1) Sentuhkan pisau ke arah sumbu +Y pada setelah sisi luar benda kerja dengan menggerakkan pelan-pelan ke arah benda kerja, setelah pisau menyentuh benda kerja pada monitor akan tertayang nilai harga Y, misal: Y = Gambar Setting tool terhadap sumbu Y 2) Hapus nilai harga Y dengan tombol DEL, sehingga nilai harga Y = 00. Tekan tombol INP dan tulis 500, kemudian tekan INP maka pada monitor nilai harga Y = 500. Nilai Y = 500 = radius pisau frais 5 mm, maka setting terhadap sumbu Y sudah selesai. c. Setting pisau terhadap benda kerja pada sumbu Z Pisau masih tetap pada posisi di atas, bebaskan pisau terhadap benda kerja dan gerakan naik ke arah sumbu +Z. 1) Gerakkan pisau ke arah sumbu +Y sehingga pisau berada di atas permukaan benda kerja. 2) Turunkan pisau perlahan-lahan ke arah permukaan benda kerja (sumbu Z), setelah pisau menyentuh benda kerla pada monitor akan tertayang nilai harga Z, misalnya: Z = 964 hapus nilai harga Z dengan tombol DEL, sehingga nilai harga Z = 00. 3) Gerakkan pisau naik ke arah sumbu +Z = 1.200, sesuai ketinggian posisi awal pisau. Gambar Setting tool terhadap sumbu Z 4) Geser pisau ke arah sumbu X = dan ke arah sumbu Y = 0 maka langkah setting pisau terhadap benda kerja selesai dan program siap dieksekusi dengan pelayanan CNC. 372

140 Gambar Posisi akhir pahat sebelum proses running 6. Contoh-Contoh Aplikasi Fungsi G, Fungsi M, serta Soal Latihan Bagian I a. Fungsi G 00 Fungsi G 00 adalah aplikasi perintah gerak cepat tanpa menyayat, aplikasi ini biasanya digunakan untuk memposisikan pisau. Berikut simulasi blok G 00. N G X Y Z F Gambar Ilustrasi blok program fungsi G 00 Keterangan: N : Nomor blok G : Kolom input fungsi atau perintah X : Gerak memanjang Y : Gerak melintang Z : Gerak pisau (vertikal) F : Kecepatan langkah penyayatan Contoh: Gambar Contoh gambar kerja simulasi G 00 Dari gambar kerja di atas diketahui: Diameter pisau : 10 mm Posisi Sumbu X : 10 mm Posisi Sumbu Y : 10 mm Posisi Sumbu Z : 20 mm. Buatlah susunan program plotter dengan metode absolut dan incremental. 373

141 Metode Absolut N G X Y Z F H M M05 15 M30 Keterangan gerakan: N 00 : Fungsi G 92 menunjukan program absolut N 01 : Spindle utama berputar N 02 : Pisau didekatkan pada titk 0 sumbu Y N 03 : Pisau diturunkan pada titik 0 Sumbu Z N 04 : Proses plotter pisau bergerak dari titik A ke titik B N 05 : Proses plotter pisau bergerak dari titik ke titik C N 06 : Proses plotter pisau bergerak dari titik C ke titik D N 07 : Proses plotter pisau bergerak dari titik D ke titik A N 08 : di Titik A pisau dinaikkan +20 mm, sumbu Z N 09 : Dari titik A pisau dipindah ke titik E N 10 : Di Titik E pisau diturunkan pada titik 0 sumbu Z N 11 : Proses plotter dari titik E ke titik F N 12 : Proses plotter dari titik F ke titik G N 13 : Di titik G pisau dinaikkan +20mm, dari titik 0 sumbu Z N 14 : Pahat dikembalikan di posisi awal X-1.000, Y N 15 : Spindle dimatikan N 16 : Program selesai Tugas: Dari gambar di atas buatlah simulasi plotter beserta keterangan gerakannya. Soal : Buatlah susunan program plotter dengan metode absolut dan incremental. Pisau yang digunakan berdiameter 10 mm. 374

142 Gambar Gambar kerja simulasi G00 b. Fungsi G 01 Fungsi G 01 adalah aplikasi perintah gerak lurus menyayat, berikut adalah simulasi blok G 01. N G X Y Z F Contoh: Gambar Ilustrasi blok program fungsi G 01 Gambar Gambar kerja simulasi G 01 Buatlah program absolut dan incremental dari gambar di atas. Diameter pisau yang digunakan 10 mm. Metode Absolut N G X Y Z F H M

143 M05 11 M30 Tugas: Buat susunan program dari Gambar dengan metode Incremental. 376 Gambar Gambar kerja simulasi G 01 Soal: Buatlah susunan program absolut dan incremental dari Gambar , usahakan meminimalisir penggunaan blok program. Diameter pisau yang digunakan 10 mm. c. Fungsi G 02 Fungsi G 02 adalah gerakan interpolasi searah jarum jam atau dengan kata lain fungsi ini digunakan untuk membuat cekungan. Berikut adalah ilustrasi blok G 02. N G X Y Z F Gambar Ilustrasi blok program fungsi G 02 d. Fungsi G 03 Fungsi G 03 adalah gerakan interpolasi searah jarum jam atau dengan kata lain fungsi ini digunakan untuk membuat suatu pola radius. Berikut ilustrasi blok G 03. N G X Y Z F M99 I J K M99 I J K Gambar Ilustrasi program fungsi G 02 Untuk aplikasi G 03, jika radius yang akan dibuat mempunyai sudut kurang dari 90, memerlukan fungsi tambahan M99, sama halnya dengan aplikasi G 02. Berikut contoh penggunaan aplikasi G 02 dan G 03.

144 Gambar Gambar Kerja Simulasi G 02 Dari Gambar buatlah susunan program dengan metode absolut. Diameter pisau yang digunakan 10 mm. Metode Absolut N G X Y Z F H M M05 13 M30 Tugas: Dari Gambar buatlah pemrograman dengan sistem incremental. Soal: Gambar Gambar Kerja Simulasi G

145 Tugas: Dari Gambar buatlah pemrograman dengan sistem incremental dan absolut. Diameter pisau yang digunakan 10 mm. Pemrograman dengan G02 dan G03 jika gerakan melingkar kurang dari 90 Fungsi M99 dipergunakan jika radius yang akan dibuat mempunyai sudut kurang dari 90. Dari ilustrasi di atas, yang dimaksud I adalah jarak titik awal melingkar sampai ke titik pusat radius searah sumbu X, sedangkan yang dimaskud dengan J adalah jarak titik awal melingkar sampai ke titik pusat radius searah sumbu Y dan yang dimaksud dengan K adalah jarak titik awal melingkar sampai ke titik pusat radius searah sumbu Z. Pemograman ini dilaksanakan dalam dua balok tetapi merupakan satu gerakan penyayatan. Harga I dan J dalam pemograman ini adalah inkrimental dan dapat bernilai negatif dan positif. Berikut ini salah satu penggunaan aplikasi G 02, G03, M99. Gambar Gambar Kerja Simulasi G 02, G 03, M99 Dari gambar di atas koordinat tiap titiknya sebagai berikut. No. X Y 1. 12,63 12, , ,37 12, ,46 21, ,54 28, ,46 28, ,54 21, , , ,6 40, , ,4 40,86 Diameter pisau yang digunakan 5 mm. Kedalaman penyayatan 1,5 mm. Posisi awal pisau: Sumbu X : 10 mm Sumbu Y : 10 mm Sumbu Z : +10 mm Soal: Buatlah susunan program dengan metode absolut dan incremental. 378

146 e. Fungsi G 04 Fungsi dengan sandi G 04 adalah perintah diam sesaat. Aplikasi ini memerintahkan komputer untuk menghentikan feeding beberapa saat, dengan kondisi spindle masih berputar. Untuk lebih jelasnya kita lihat simulasi blok programn G 04 sebagai berikut. N G X Y Z F Gambar Ilustrasi blok program fungsi G 04 Pada kolom X, kolom tersebut diisi dengan angka tenggat waktu berhenti feeding mesin. X = 300 dimaksudkan feeding mesin berhenti selama 3 detik. f. Fungsi G 21 Aplikasi G 21 adalah aplikasi penyisipan satu blok program, aplikasi ini bisa dibentuk menggunakan tombol kombinasi. Setelah blok sisipan terbentuk, perintah G 21 yang tercantum pada kolom G, bisa dihapus baru kemudian diisikan program sisipan. Lebih jelas lihat ilustrasi berikut. N G X Z F (tekan ~ + INP) N G X Z F (hapus fungsi G 21, kemudian isi blok ini dengan program yang dikehendaki) Gambar Ilustrasi blok program G 21 g. Fungsi G 25 dan M 17 Pada pekerjaan frais banyak ditemukan bentuk-bentuk pengerjaan yang sama dalam satu benda kerja, sehingga di dalam pembuatan bentuk-bentuk tersebut memerlukan pemrograman tersendiri. Pemrograman itu menggunakan program subrutin. Kegunaan program subrutin: 1) Untuk membuat bentuk yang sama. 2) Untuk membuat bentuk sesuai kontur. Pada pemrograman subrutin terdiri dari program utama dan program subprogram/subrutin. Biasanya program subrutin dibuat dalam blok tersendiri dan terpisah dengan program utama dengan metode incremental. Format pemanggilan pemrograman subprogram/subrutin. N G X Y Z F L Gambar Ilustrasi blok program G

147 Maksud dari L 30 pada kolom F di atas adalah nomor blok subprogram yang akan dipanggil pada saat proses pengerjaan benda kerja. Subprogram yang dibuat selalu dalam bentuk incremental. Agar lebih jelas kita lihat contoh penggunaan aplikasi G 25 berikut ini. Gambar Gambar kerja simulasi G 25 Tugas 1: Buatlah susunan program dari gambar di atas dengan metode absolut. N G X Y Z F M L L G 25 L L M05 16 M30 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ M17 380

148 Tugas 2: Buatlah susunan program G 25 dengan pedoman Gambar buat dengan metode incremental. Soal: Gambar Gambar kerja simulasi G 25 h. Fungsi G 27 Fungsi G 27 adalah aplikasi program melompat blok. Aplikasi ini dikombinasikan dengan fungsi M06 yaitu aplikasi penggantian tool. Agar lebih jelas lihat ilustrasi dari fungsi G 27 di bawah ini. N G X Y Z F L M06 D1.000 D T M06 D2.000 S T Gambar Ilustrasi blok program G 27 Dari Gambar di atas terlihat bahwa blok program N 31 hingga N 39 dilewati (skip), program berikutnya langsung menuju blok program N Kompensasi Radius Pisau Sejajar Sumbu Dalam pemrograman fungsi-fungsi G terdahulu, jalannya pisau selalu pada titik pusat pisau. Pekerjaan yang bervariasi dapat dilaksanakan dengan penambahan dan pengurangan radius pisau, perhitungan pada pengurangan dan penambahan radius dapat diambil alih oleh mesin dengan informasi yang sesuai. Fungsi-sungsi yang dipergunakan dalam radius kompensasi adalah G 40, G 45, G 46, G 47, dan G 48. Sebelum pemrograman dengan fungsi G 45, G 46, G 47, dan G 48 harus didahului dengan data alat potong dengan M

149 Gambar Kompensasi radius 8. Contoh-Contoh Aplikasi Fungsi G, Fungsi M, serta Soal Latihan Bagian II a. Fungsi G 40 Perintah G 40 adalah untuk membatalkan kompensasi radius yang sedang aktif yakni: G 45, G 46, G 47, dan G 48. b. Fungsi G 45 Fungsi G 45 adalah aplikasi penambahan radius pada kontur bagian dalam kantong. Perintah ini hanya berlaku untuk arah gerakan sumbu X dan Y. Bila perintah ini diaktifkan pisau akan bergerak ke arah sumbu X atau sumbu Y, dengan jarak sesuai perintah program ditambah radius pisau. Berikut ini adalah ilustrasi penerapan fungsi G 45. Jika Pisau yang digunakan berdiameter 10 mm. Gambar Simulasi G 45 N G X Y Z F M06 D500 S T X3.600 Y00 Z M Gambar Ilustrasi blok program G 45 c. Fungsi G 46 Fungsi G 46 adalah fungsi pengurangan radius pada kontur bagian luar. Perintah ini hanya berlaku untuk arah gerakan sumbu X dan Y. Bila perintah ini diaktifkan pisau akan bergerak ke arah sumbu X atau sumbu Y, dengan jarak sesuai perintah program dikurangi radius pisau. 382

150 Gambar Simulasi G 46 Berikut salah satu penerapannya. Diameter pisau yang digunakan 10 mm. N G X Y Z F M06 D500 S T X4.000 Y00 Z M Gambar Ilustrasi blok program G 45 d. Fungsi G 47 Fungsi G 47 adalah penambahan radius pisau dua kali pada kontur bagian luar. Perintah ini hanya berlaku untuk arah gerakan sumbu X dan Y. Bila perintah ini diaktifkan pisau akan bergerak ke arah sumbu X atau sumbu Y, dengan jarak sesuai perintah program ditambah dua kali radius pisau. Berikut salah satu contoh penerapannya. Contoh: Pisau yang digunakan berdiameter 10 mm. Susunan program simulasi G 47 Gambar Simulasi G 47 N G X Y Z F M06 D500 S T

151 M30 e. Fungsi G 48 Fungsi G 48 adalah pengurangan radius pisau pada kontur bagian dalam. Perintah ini hanya berlaku untuk arah gerakan sumbu X dan Y. Bila perintah ini diaktifkan pisau akan bergerak ke arah sumbu X atau sumbu Y, dengan jarak sesuai perintah program ditambah dua kali radius pisau. Berikut salah satu contoh penerapannya. Contoh: Pisau yang digunakan berdiameter 10 mm. Gambar Simulasi G 48 Susunan program simulasi G 48 N G X Y Z F M06 D500 S T M30 384

152 f. Fungsi M06 Fungsi M06 digunakan untuk membuat benda kerja yang menggunakan lebih dari satu alat potong, misalnya dengan pisau frais (slot endmill, shell endmill, bor), dan lain-lain. Sebelum membuat program harus diketahui terlebih dahulu tentang data alat potong (jenis alat potong, diameter alat potong, posisi alat potong yang satu dengan yang lainnya, dan selisih panjang alat potong). Berikut ini ilustrasi blok program fungsi M06. N G X Y Z F... M06 D S Gambar Ilustrasi blok program M06 Sebelum melakukan pemrograman penggantian alat terlebih dahulu kita menyiapkan hal-hal sebagai berikut. 1) Menentukan urutan kerja alat potong Menentukan urutan kerja alat potong adalah urutan langkah-langkah proses penyayatan pada benda kerja yang dikerjakan sesuai hasil analisa gambar. Sebagai ilustrasi dapat dilihat pada gambar di bawah. Shell end mill adalah tool yang dipergunakan untuk mengefrais mula, yaitu proses mengefrais untuk meratakan suatu bidang. Gambar Shell end mill Slot end mill digunakan untuk membuat alur I, pada benda kerja. Gambar Slot end mill T Slot End Mill pisau frais jenis ini dipergunakan untuk membuat alur T. Gambar T slot end mill 2) Menentukan data alat potong Data alat potong yang dimaksud di sini adalah data tentang nama alat potong, diameter alat potong, kecepatan penyayatan, dan lain-lain. Untuk mempermudah pemrograman maka dibuatkan lembar data seperti di bawah. 385

153 Jenis Tool d T01 Shell End Mill 40 T02 Slot End Mill 10 T03 T Slot End Mill 16 D = d F t 0, S Hz Cara memasukkan data alat potong. a) Alat potong diletakkan pada kolom sesuai urutan kerja alat potong. b) Data alat potong dimasukkan pada kolom yang sesuai: d = diameter alat potong/pisau (mm) D = radius pisau (mm) F = kecepatan penyayatan pisau (mm/menit) t = kedalaman penyayatan maksimal (mm) S = jumlah putar (Rpm) Hz = harga selisih panjang alat potong (mm) 3) Mencari selisih panjang alat potong Untuk mencari selisih panjang pada masing-masing alat potong terlebih dahulu alat potong diukur. Pengukuran di sini dapat dilakukan dengan cara mengoperasikan semua alat potong pada permukaan referensi atau menyentuhkan ujung alat potong/pisau pada alat dial indikator. Langkah-langkah mencari selisih panjang alat potong/pisau dengan cara menyentuhkan pisau pada permukaan referensi. a) Benda kerja dijepit pada ragum sebagai permukaan referensi. b) Pisau nomer 1 (T01 = Shell end mill Ø 40 mm) dipasang pada rumah alat potong. c) Putar saklar pada posisi 1 (spindel berputar), gerakkan pisau ke bawah sampai menyentuh permukaan benda kerja. d) Pada monitor akan tertayang harga Z; misal = 1.404, tekan tombol DEL maka harga Z = 0. Pisau nomer 1 sebagai referensi untuk mencari selisih panjang masing-masing pisau. e) Harga Z = 0 dimasukkan pada lembar data alat potong kolom 1, yakni T01 pada baris Hz = 0. f) Pisau nomer 1 dilepas kemudian pisau nomer 2 (T02 = Slot end mill Ø 10) dipasang. g) Penggoresan ke permukaan benda kerja dapat dilakukan sesuai dengan langkah-langkah sebelumnya, pada monitor akan tertayang harga Z = 200 maka selisih harga Z terhadap pisau nomer 1 dimasukkan pada lembar data kolom 2 baris Hz = 200. h) Dengan cara yang sama untuk pisau berikutnya dapat digoreskan seperti di atas, kemudian selisih panjang masing-masing pisau dimasukkan pada lembar data. Catatan: Untuk penggoresan pisau pada permukaan benda kerja pisau harus berputar.

154 Untuk menyentuhkan ujung pisau pada sensor dial indikator pisau harus diam. i) Setelah setting untuk masing-masing alat potong maka hasil selisih panjangnya dimasukkan pada lembar data untuk mempermudah dalam pembuatan program CNC. Jenis Tool T01 T02 T03 Shell End Mill Slot End Mill T Slot End Mill d D = d F t 0, S Hz Berikut ini contoh penggantian alat dengan program M06. Gambar Gambar kerja simulasi M06 Pisau nomer 1 Shell end mill Ø 40 mm dipakai untuk penyayatan permukaan. Pisau nomer 2 Slot end mill Ø 10 mm dipakai untuk penyayatan alur tepi. N G X Y Z F 01 M03 02 M06 D = S = T M M06 D = 500 S = T02 11 M

155 M05 20 M06 D = S = T M30 Keterangan: Pergantian tool terjadi pada blok nomor N02, N10, dan N22. Untuk pemrograman dengan lebih dari satu alat potong, posisi pisau ke 1 harus dikembalikan pada posisi awal program. Penulisan program untuk kembali ke awal program biasanya ditulis sebelum blok M30. Lihat contoh di atas! g. Fungsi G 72 N G X Y Z F... M06 D S Gambar Ilustrasi Blok Program G 72 Fungsi G 72 adalah siklus pengefraisan kantong segi empat (pocket milling cycle), berikut ini adalah contoh pembuatan kantong dengan mesin CNC TU3A. Pemrograman fungsi G 72 dengan metode absolut. Ukuran kantong terhadap sumbu X dan sumbu Y dihitung dengan cara sebagai berikut. 1. Titik awal penempatan pisau terhadap sumbu X + ukuran panjang kantong X = ( ). 2. Titik awal penempatan pisau terhadap sumbu Y + ukuran panjang kantong Y = ( ) Gambar Gambar pemrograman G

156 N G X Y Z F (M) (D)(I) (J)(S) (K) (L)(T) 00 G M03 02 M06 D = 500 S = T X1.700 Y1.500 Z X1.700 Y1.500 Z M30 h. Fungsi G 73 Adalah Siklus pengeboran dengan pemutusan tatal. Pengeboran dengan perintah G 73 dilaksanakan dengan cara bertahap, yakni setiap 2 mm bor bergerak maju secara otomatis kemudian akan berhenti dan bergerak mundur 0.2 mm untuk memutus tatal. Selanjutnya dengan cara yang sama bor akan bergerak maju sampai batas yang ditentukan dan kembali ke posisi awal dengan gerakan yang cepat. N G X Y Z F Gambar Ilustrasi blok program G 73 Berikut adalah salah satu contoh siklus pengeboran. Gambar Simulasi pengeboran siklus G 73 Metode Absolut N G X Y Z F Metode Incremental N G X Y Z F

157 i. Fungsi G 81 Fungsi G 81 adalah aplikasi pemrograman pengeboran langsung. Pada kolom Z, diisi dengan nilai kedalaman pengeboran. N G X Y Z F Gambar Ilustrasi blok program G 81 Berikut simulasi program pengeboran dengan fungsi G 81. Gambar Simulasi G 81 Metode Absolut N G X Y Z F Metode Incremental N G X Y Z F j. Fungsi G 82 Fungsi G 82 adalah siklus pengeboran langsung dengan berhenti sesaat. N G X Y Z F Gambar Ilustrasi blok program G 82 Pengeboran dengan G 82 dilaksanakan secara langsung sesuai batas ukuran yang ditentukan dan akan berhenti sesaat (5 detik) pada akhir batas pengeboran. Tujuannya untuk memutuskan tatal pemotongan bor tersebut kemudian bor akan kembali pada posisi awal dengan gerakan cepat. 390

158 Gambar Simulasi G 82 Metode Absolut N G X Y Z F Metode Incremental N G X Y Z F k. Fungsi G 83 Fungsi G 83 adalah siklus pengeboran dengan penarikan tatal. Pengeboran dengan G 83 dilaksanakan secara bertahap, yakni setiap kedalaman pengeboran 6 mm maka bor akan ditarik kembali pada posisi awal dengan gerakan cepat. Mata bor bergerak maju sedalam 5.5 mm kemudian meneruskan pengeboran berikutnya sedalam 6 mm sampai batas kedalaman yang ditentukan. Tujuan pengeboran dengan G 83 jika lubang yang dibuat dalam, dan tatal tidak keluar dengan semestinya. Berikut adalah simulasi blok program G 83. Gambar Ilustrasi blok program G 83 Simulasi gerakan program G 83 N G X Y Z F Gambar Simulasi G

159 Metode Absolut N G X Y Z F Metode Incremental N G X Y Z F l. Fungsi G 85 Fungsi G 85 adalah siklus perintah untuk melaksanakan pereameran sampai batas ukuran kedalaman yang ditentukan dan pisau akan kembali pada posisi awal. Perintah G85 adalah gabungan dari dua perintah G 01. Reamer adalah proses peluasan dan penghalusan lubang hingga tingkat kekasaran N6. N G X Y Z F Gambar Ilustrasi blok program G 85 Berikut ini contoh simulasi pereameran dengan fungsi G 85. Gambar Simulasi G 85 Metode Absolut N G X Y Z F Metode Incremental N G X Y Z F

160 m. Fungsi G 89 Fungsi G89 adalah perintah untuk melaksanakan pereameran sampai batas ukuran yang ditentukan, pada akhir batas kedalaman pisau akan berhenti sesaat (5 detik). Selanjutnya pisau akan kembali pada posisi awal dengan gerakan G 01. N G X Y Z F Gambar Ilustrasi blok program G 89 Berikut ini contoh simulasi pereameran dengan fungsi G 89. Gambar Simulasi G 85 Metode Absolut N G X Y Z F Metode Incremental N G X Y Z F

161 394

162 BAB 13 MEMAHAMI MESIN CNC LANJUT 395

163 CNC (Computer Numerically Controlled) adalah salah satu sistem pengendali yang banyak digunakan untuk mengendalikan atau mengatur pengoperasian mesin perkakas. Mesin perkakas yang dilengkapi dengan sistem CNC (Mesin Perkakas CNC) secara umum tidak berbeda dengan mesin perkakas konvensional. Fungsi CNC dalam hal ini lebih banyak menggantikan pekerjaan operator dalam mesin perkakas konvensional, misalnya pekerjaan mengatur gerakan pahat sampai pada posisi siap memotong, gerakan pemotongan, dan gerakan kembali ke posisi siap memotong. Demikian pula dengan pengaturan kondisi pemotongan (kecepatan potong, kecepatan makan, dan kedalaman pemotongan) serta fungsi pengaturan yang lain seperti penggantian pahat, pengubahan transmisi daya (jumlah putaran poros utama), dan arah putaran poros utama, pengekleman, pengaturan cairan pendingin, dan sebagainya. Pekerjaan operator mesin perkakas CNC hanya tinggal mengawasi jalannya pekerjaan yang berlangsung secara otomatis (sesuai dengan program NC yang dibuat khusus untuk pekerjaan itu) mengambil dan memasang benda kerja serta mengukur kualitas geometri produk. Namun demikian, bukan berarti tidak diperlukan lagi operator mesin yang baik, sebaliknya, justru diperlukan tenaga operator yang ahli dengan beberapa kemampuan antara lain: 1. Memasukkan program NC serta data lain yang diperlukan ke dalam memori komputer mesin dengan prosedur tertentu. 2. Menguasai prosedur menjalankan dan menghentikan proses pada setiap siklus operasi ataupun pada kondisi darurat (emergency stop). 3. Mengukur kualitas geometris produk dan mencari sumber/penyebab penyimpangan dan melakukan tindakan pencegahan ataupun koreksi (dengan masukan data kompensasi sampai pada pembetulan peralatan bantu ataupun komponen mesin lainnya dalam batas tanggung jawabnya). 4. Memberikan informasi atau umpan balik kepada pemrogram NC, bagian Perkakas Bantu dan Bagian Perkakas Potong (pahat) untuk tujuan perbaikan maupun pengembangan teknologi produksi. 5. Bekerja sama dengan personal Bagian Kontrol Kualitas dan Bagian Pemeliharaan bila diperlukan dalam hal penanggulangan masalah kerusakan produk maupun kerusakan mesin. Mesin perkakas CNC mempunyai kemampuan yang lebih tinggi daripada mesin perkakas konvensional khususnya dalam hal ketelitian, ketepatan dan produktivitas, serta kompleksitas pekerjaan yang dapat ditangani. Ketelitian yang tinggi mempunyai makna bahwa produk dengan kesalahannya kecil, ukuran yang cermat serta daerah toleransi geometri yang sempit dapat dibuat dengan lebih mudah pada mesin perkakas CNC daripada dengan mesin perkakas konvensional yang sejenis dan setingkat. Hal ini disebabkan oleh karena tiga hal yang utama yaitu: 1. Konstruksi mesin perkakas CNC secara umum lebih baik, dengan pemakaian elemen pembimbing dan penggerak yang teliti. Misalnya pemakaian elemen penggerak ball-screw sebagai ganti poros ulir trapesium akan mengurangi gesekan, memperlancar gerakan, dan mempermudah pengontrolan gerakan (berkaitan dengan aselerasi, deselerasi, dan berhenti pada posisi yang pasti). 396

164 Gambar 13.1 Ball-screw 2. Pemakaian sistem pendeteksi jarak/lokasi yang teliti. Sistem skala atau alat ukur perubah posisi yang digunakan dapat merupakan sistem langsung (direct, contohnya inductosyn atau photocosyn) atau sistem tak langsung (indirect, misalnya resolver) yang mampu memberikan informasi kepada unit pengontrol mesin sehingga lokasi mata potong pahat pada sistem koordinat yang dipilih dapat diketahui dengan pasti. 3. Kompensasi kesalahan posisi karena kesalahan komulatif maupun kesalahan gerakbalik (back-lash) pada elemen penggerak dapat dilakukan dengan cara memasukkan harga kesalahan-kesalahan sistematik pada memori unit pengontrol mesin. Setiap kali elemen mesin bergerak melewati posisi yang telah ditetapkan secara otomatis komputer mesin akan melakukan koreksi sesuai dengan harga yang telah disimpan padanya. Dengan demikian ketelitian geometrik mesin dapat dijamin dan memenuhi standar pengetesan. Gambar 13.2 Pendeteksian posisi secara tidak langsung Ketepatan yang tinggi mempunyai arti bahwa pekerjaan dapat diulang dengan tanpa kesalahan sesuai dengan program NC yang telah dibuat bagi pemesinan benda kerja yang bersangkutan. Kompleksitas pekerjaan atau kerumitan geometri produk yang harus dibuat dapat diatasi dengan memilih mesin perkakas dengan jumlah sumbu gerakan yang lebih banyak (3, 4 atau 5 sumbu) sehingga bidang rata ataupun yang terpuntir dalam ruang dapat diselesaikan karena derajat kebebasan gerakan pahat lebih banyak. Berbagai jenis pahat yang dibutuhkan sesuai dengan kompleksitas pekerjaan dapat dipersiapkan terlebih dahulu dan dipasang pada turret Mesin Bubut CNC (CNC Turning) ataupun disimpan pada bagian penyimpanan pahat pada Mesin Frais CNC (CNC Milling). Penggantian pahat dapat berlangsung secara cepat berkat adanya alat pengganti pahat otomatis (ATC, Automatic Tools Changer). Waktu nonproduktif dapat lebih diturunkan lagi dengan memakai alat pengganti benda kerja otomatis (APC, Automatic Pallet Changer), karena benda kerja dapat dipasang atau dibongkar di luar mesin sewaktu proses pemesinan benda kerja lain sedang berlangsung. 397

165 Alat Bantu pemegang (fixture) yang dipasang di atas pallet direncanakan sesuai dengan bentuk dan ukuran benda kerja dan jumlah fixture sesuai dengan jumlah pallet. Dengan menggunakan pallet yang banyak, maka operasi mesin dapat berlangsung terus selama satu shift tanpa campur tangan operator. Selain itu, jenis benda kerja tidak selalu harus satu macam, kombinasi dua jenis benda kerja atau lebih dapat dilakukan asalkan memori unit pengontrol mesin mampu menyimpan berbagai macam program NC, dan setiap pallet mempunyai kode yang dapat dibaca oleh unit pengontrol mesin mengenai jenis pekerjaan yang harus dilakukan oleh benda kerja yang terpasang di atasnya. Ketelitian, ketepatan, kompleksitas, dan produktivitas Mesin Perkakas CNC hanya bisa dicapai bila telah dipersiapkan segalanya dengan baik. Hal ini akan kita bahas pada bab akhir dan sementara itu patut diingat bahwa yang paling penting adalah kesempurnaan program NC-nya. A. Mesin Perkakas CNC Tidak berbeda dengan berbagai peralatan yang bekerja secara otomatis lainnya, semua jenis mesin perkakas dapat dikontrol dengan memanfaatkan sistem CNC. Di dalam sistem CNC terdapat komputer sebagai elemen pengontrol utama. Istilah CNC pada mulanya ditonjolkan demi untuk membedakan dengan jenis NC, akan tetapi istilah tersebut cenderung untuk disederhanakan menjadi NC, sebab orang akan tahu bahwa di dalam sistemnya selalu didapatkan komputer (Microprocessor, Clock, Memory, Bus, I/O interface). Fungsi komputer pada sistem CNC dapat dikelompokkan dalam tiga tugas yaitu: 1. Mengubah data menjadi instruksi terinci guna mengontrol dan mengkoordinasikan gerakan sumbu-sumbu mesin perkakas. 2. Mengolah data masuk dan keluar seperti mengodekan (encoding), menerjemahkan (decoding) data umpan balik dari alat ukur posisi, komunikasi dengan panel kontrol, reaksi terhadap sensor dan limit switch, dan sebagainya. 3. Mengatur fungsi mesin, misalnya menjalankan spindel, membuka/menutup cairan pendingin, mengganti pahat, mengganti palet, dan sebagainya. Pada waktu mesin dinyalakan, tindakan mula yang dilakukan komputer adalah Operasi Pengenalan Diri (booting) dengan cara membaca Perangkat Lunak Sistem Operasi (Operating System Software) yang tersimpan dalam ROM (EPROM atau Magnetic Bubble) dan dimasukkan dalam active-memory machine control unit (MCU). Dengan cara demikian komputer mengetahui fungsinya sebagai pengontrol suatu jenis mesin perkakas. Tugas perangkat lunak sistem operasi ini antara lain berkaitan dengan: 1. pendefinisian tugas (prioritas, lokasi, dan status); 2. pengalokasian dan pengontrolan setiap komponen (hardware) untuk menangani tugas; dan 3. pengelolaan data (file, interface, I/O operations). Selain itu, diperlukan juga perangkat lunak kelengkapan (utility program) antara lain sebagai berikut. 1. I/O routine, untuk mentransfer data. 2. Text Editor; secara interaktif (komunikasi langsung dua arah) digunakan dalam penulisan format program pembuatan benda kerja. 3. Debug routine, secara interaktif diperlukan dalam mencoba program. 4. Dump routine, untuk mencetak (printout) file dalam memori. 5. Data conversion routine, untuk melaksanakan konversi data dua arah antara I/O devices dengan CPU. 6. Assembler, untuk menerjemahkan program yang ditulis dalam bahasa simbol (symbolic/g code language) menjadi bahasa mesin (binary code) yang dimengerti oleh processor. 398

166 Gambar 13.3 Komputer mikro dalam sistem CNC Selain perangkat lunak sistem operasi yang dibuat oleh pabrik komputer pengontrol, (NC Builder) ROM juga berisi beberapa perangkat lunak yang tergolong sebagai Perangkat Lunak Pemakaian Khusus (Special Application Software) antara lain sebagai berikut. 1. Program penghitung kecepatan (speed calculation software); untuk menentukan kecepatan termasuk aselerasi dan deselerasi sumbu gerak mesin. 2. Program interpolasi (interpolation software); untuk melakukan koordinasi gerakan antara beberapa sumbu sehingga dicapai gerakan pahat relatif terhadap benda kerja seperti yang diprogram. 3. Program kompensasi kesalahan (error compensation software); untuk memperkecil (mengeliminir) kesalahan posisi akibat keterbatasan ketelitian komponen mesin ataupun lenturan akibat berat komponen yang digerakkan dan mungkin juga akibat gaya-gaya pemotongan (yang diakibatkan oleh proses). 4. Program diagnosa kerusakan (diagnostic routine); untuk mempercepat analisa kerusakan, menentukan sumber kerusakan, dan prosedur pembetulannya. Sewaktu sistem kontrol dipasang pada suatu jenis mesin perkakas maka tugas pembuat mesin (machine tool builder) selain dari merakit beberapa perangkat keras juga perlu menuliskan program penggabungan (interface software, protocols) dan mengisi ROM dengan parameter-parameter mesin (machine parameters) yang merupakan batasan kerja mesin maupun harga-harga kompensasi kesalahan yang diolah berdasarkan hasil kalibrasi (geometrical test of accuracy). Dengan demikian mesin perkakas dan sistem kontrol beserta segala peralatannya (peripherals) menjadi satu kesatuan yang siap untuk melaksanakan tugasnya. Pemakai mesin perkakas NC (user) selanjutnya tinggal menuliskan programprogram pembuatan komponen (NC-Part Programs) yang dapat disimpan pada RAM. Apabila segala peralatan telah disiapkan (fixture & tools) maka salah satu NC-part program tersebut dapat dipanggil (masuk dalam active memory) guna melaksanakan operasi pemesinan bagi benda kerja yang sesuai. Dalam batas-batas tertentu pemakai mesin dapat mengganti harga beberapa parameter untuk menyesuaian prosedur penanganan mesin dengan kebiasaan yang dianutnya serta penggantian harga-harga kompensasi kesalahan sebagai hasil dari rekalibrasi mesin yang dilakukan setelah mesin digunakan selama periode tertentu. 399

167 Pada mulanya sistem kontrol hanya ditangani oleh satu komputer mini, karena satu komputer hanya bisa menyelesaikan satu tugas pada suatu saat, maka kemampuan sistem kontrol ini agak terbatas (hanya sesuai bagi mesin perkakas NC sederhana). Dengan kemajuan teknologi prosesor mikro (microprocessor) pada saat ini hampir semua sistem CNC memanfaatkan microprocessor yang terpisah untuk menangani fungsi I/O (In & Output function). Dengan program yang tersimpan pada masing-masing EPROM-nya bagian yang menangani fungsi I/O tersebut menjadi pandai (Intelegent I/O), sebagai contoh: 1. A/D converter, mengubah data analog dari Resolver (alat ukur perubah posisi) menjadi data digital yang dapat diproses oleh CPU. 2. Mengubah karakter ASCII (American Standard Code of Information Interchange) yang dihasilkan oleh papan tombol (keyboard, keypad) menjadi data biner yang dimengerti komputer. 3. Mengubah data biner menjadi bentuk yang dapat diperlihatkan (display) pada layar monitor (CRT) ataupun pada unit pencetak (printer). Apabila monitor merupakan graphic CRT (mampu merekonstruksi gambar/grafik) maka diperlukan graphic processor. Pada Gambar ditunjukkan beberapa microprocessor dibebani selain dari tugas sebagai intelegent I/O, juga sebagai: 1. Microprocessor untuk servocontrol (measuring circuit processor); untuk mengontrol gerakan pahat relatif terhadap benda kerja dengan kemampuan kontrol sampai dengan 5 sumbu gerak (5 axes). 2. Microprocessor untuk tugas interpolasi (menentukan titik yang dituju pada suatu ruang/koordinat dan cara mencapai titik tersebut seperti linier, sirkuler, ataupun parabolik). 3. Microprocessor untuk tugas operasi logik yang dikenal dengan nama PC (Programmable Controller atau PMC, Programmable Machine Controller), yang bertugas mengelola mesin seperti Control Panel, Automatic Tool Changer (ATC), dan bagian-bagian mesin lainnya. 400 Gambar 13.4 Konfigurasi tugas-tugas mikroprosesor

168 Dengan kombinasi NC dan PC seperti ini jumlah komponen elektrik yang dibutuhkan mesin perkakas CNC menjadi berkurang. Beberapa perangkat keras seperti timer, counter, dan relay/switch yang dirangkai secara permanen untuk tugas pengelolaan mesin dapat diganti dengan perangkat lunak yang berupa program yang ditulis oleh Machine Tool Builder dan disimpan pada EPROM. Programasi bagi PC ini dilakukan dengan memakai komputer pemrogram dengan bahasa tertentu. Pengaktifan dan penonaktifan komponen mesin perkakas seperti spindel (hidup, mati, arah putaran, dan kecepatan putar), dan sebagainya dilaksanakan oleh processor pada PC (Programmable Controller) sesuai dengan program yang ditulis oleh Machine Tool Builder pada EPROM. Lewat panel kontrol inilah komunikasi antara operator dengan mesin dilaksanakan. Pada layar CRT dapat dilihat segala informasi yang diinginkan. Selain itu bila CRT mempunyai kemampuan graphic (monochrome atau colour) maka simulasi proses ataupun pemrograman secara simbolik dapat dilaksanakan lewat MDI (Manual Data Input) pada panel kontrol. Data input dilaksanakan melalui berbagai media (diskette, cassete) yang digabungkan dengan bus melalui suatu interface. B. Pengontrolan Sumbu Mesin Perkakas CNC Putaran spindel (poros utama mesin) yang memutar benda kerja (seperti pada Mesin Bubut) atau yang memutar pahat (seperti pada Mesin Frais) dan gerakan pahat relatif terhadap benda kerja merupakan masalah pokok dalam sistem pengontrolan mesin perkakas CNC. Berbagai teknik diterapkan untuk mengontrol gerakan pahat relatif terhadap benda kerja, masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangannya. Secara umum sistem pengontrolan dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis sebagai berikut. 1. Sistem Kontrol Terbuka (Open Loop Control) Pada sistem pengontrolan terbuka, motor penggerak (biasanya motor step) akan menggerakkan bagian yang digerakkan sesuai dengan perintah. Motor akan mulai berputar bila pulsa-perintah (command pulse) diberikan dan berhenti bila pulsa tersebut tidak ada lagi. Jarak yang ditempuh ditentukan oleh: a. Jumlah pulsa yang diberikan b. Kepekaan (sensitivity) sistem pengontrolan Kepekaan sistem pengontrolan dipengaruhi oleh karakteristik motor step, yaitu rasio antara satuan pulsa (input) terhadap satuan gerakan (output) atau putaran per pulsa, dan rasio transmisi sistem penggerak dari motor sampai komponen yang digerakkan. Kecepatan gerakan ditentukan oleh frekuensi pulsa dan dibatasi sampai dengan kecepatan maksimum sesuai dengan daerah kerja motor step (max. pps, pulse per second). Pada umumnya daya motor step adalah rendah, kurang dari 1 KW, sehingga pemakaiannya pun terbatas. Sistem kontrol terbuka dengan menggunakan motor step merupakan cara yang murah dan mudah dilaksanakan akan tetapi tidak selalu merupakan cara yang terbaik. Karena merupakan loop control yang terbuka maka sistem pengontrolan mudah dipengaruhi oleh gangguan luar dengan demikian ketelitian gerakan (kesalahan jarak/pemosisian) juga terpengaruh. 2. Sistem Kontrol Tertutup (Close Loop Control) Ketidaktepatan jarak atau posisi akhir dari elemen yang digerakkan karena adanya gangguan dari luar dapat diperkecil dengan menerapkan sistem kontrol tertutup, lihat Gambar

169 402 Gambar 13.5 Sistem kontrol terbuka dan sistem kontrol tertutup yang diterapkan untuk mengontrol sumbu mesin perkakas Dalam sistem kontrol tertutup digunakan alat ukur posisi yang mampu memberikan umpan balik (feed-back) mengenai posisi akhir komponen yang digerakkan. Dengan membandingkan sinyal umpan balik dengan sinyal referensi maka koreksi dapat dilakukan dan motor dapat diperintah untuk digerakkan lagi (plus atau minus) sampai posisi yang dimaksud telah tercapai. Motor penggerak pada sistem kontrol tertutup umumnya menggunakan motor servo. 3. Sistem Kontrol Langsung dan Sistem Kontrol Tidak Langsung Dipandang dari segi cara pangukuran pemindahan posisi elemen akhir, sistem pengontrolan gerakan relatif pahat terhadap benda kerja dibedakan menjadi sistem kontrol langsung (direct control) dan sistem kontrol tidak langsung (indirect control). Pada sistem kontrol tertutup dilengkapi dengan sensor alat ukur posisi yang dapat membaca posisi elemen yang digerakkan (yang dikontrol). Apabila cara pengukuran pemindahan posisi ini dilakukan dengan menempatkan alat ukur posisi langsung pada elemen akhir yang digerakkan maka dinamakan Sistem Kontrol Langsung. Akan tetapi jika pengukuran dilakukan secara tidak langsung, dikatakan sebagai Sistem Kontrol Tidak Langsung. Pada sistem kontrol langsung, skala dipasang pada meja dengan sensor yang diletakkan pada bagian diam suatu mesin perkakas (lihat Gambar 13.6). Sistem ini akan mampu memberikan sinyal posisi dengan ketelitian yang tinggi. Prinsip kontrol langsung ini tepat diterapkan pada mesin perkakas CNC yang teliti ataupun bagi mesin perkakas CNC dengan jarak gerakan yang terbatas. Semakin panjang gerakan yang dikontrol alat ukurnya menjadi semakin mahal. Pada umumnya mesin perkakas NC cukup dilengkapi dengan sistem pengukuran posisi tak langsung. Dalam hal ini sensor alat ukur hanyalah mendeteksi gerakan (putaran) salah satu elemen penggerak (roda gigi, ball screw) pada sistem transmisi gerakan meja mesin. Semakin dekat posisi elemen penggerak (pengukur) pada sistem transmisi ini dengan elemen akhir yang digerakkan maka ketelitian pengukuran posisi akan semakin baik. Hal ini disebabkan sistem kontrol tak langsung sesungguhnya merupakan sistem kontrol setengan terbuka, karena dari elemen pengukur sampai dengan elemen yang dikontrol akan merupakan bagian yang terbuka. Semua gangguan luar pada bagian ini seperti lenturan, puntiran, keterlambatan gerak balik (back-lash), dan ketidaktelitian geometri elemen-elemen tersebut akan mempengaruhi ketelitian pemosisian elemen akhir atau elemen yang dikontrol.

170 Gambar 13.6 Sistem kontrol langsung Gambar 13.6 sistem kontrol langsung di mana sensor alat ukur dapat membaca posisi meja secara langsung dan sistem kontrol tidak langsung dimana alat ukur mengukur perpindahan posisi meja secara tak langsung melalui pengukuran putaran poros penggerak meja. Sistem kontrol tak langsung dapat juga disebut sebagai sistem kontrol setengah terbuka. 4. Sistem Kontrol Analog dan Sistem Kontrol Digital Berdasarkan jenis sinyal umpan balik yang dikeluarkan oleh alat ukur posisi dan cara pengolahannya sistem kontrol dapat dikatakan sebagai Sistem Kontrol Analog dan Sistem Kontrol Digital. Sinyal analog merupakan sinyal yang berkesinambungan (continue) dimana berdasarkan kalibrasi dapat ditentukan korelasi antara besaran input (perubahan posisi) dengan besaran output (besaran perantara, biasanya merupakan sinyal/voltase listrik). Dalam taraf perkembangan mesin perkakas CNC, alat ukur analog pernah diterapkan yaitu berupa sistem kontak geser pada kawat (rangkaian tahanan listrik) yang direntangkan sepanjang gerakan elemen mesin yang dikontrol. Karena kontak geser tidak mungkin dibuat dengan ukuran yang sangat tipis, maka kecermatannya (resolution, pembacaan perubahan gerakan translasi) amat terbatas. Pada saat ini alat ukur analog murni seperti itu tidak lagi digunakan melainkan jenis Analog Periodik yang banyak dipakai. Jenis yang terakhir ini bekerja atas prinsip elektromagnetik (transformator) yang dinamakan sebagai Synchro-Resolver dan Inductosyn. Pada suatu selang/interval yang tertentu (sempit) interpolasi sinyal analog dapat dilakukan dengan kecermatan yang cukup tinggi. Sementara itu, gerakan yang cukup panjang pembacaan dilakukan dengan cara menghitung interval yang dilalui ditambah harga interpolasi analog tersebut. Sinyal analog perlu diolah terlebih dahulu menjadi sinyal digital (dengan ADC, Analog to Digital Converter) karena komputer hanya bekerja atas dasar teknik digital. Sebaliknya sinyal digital (berupa sederetan pulsa listrik) yang dikeluarkan oleh alat ukur digital dapat langsung diolah (dihitung) oleh komputer atau diolah terlebih dahulu sehingga mempunyai kecermatan (resolusi) yang tinggi. 5. Sistem Kontrol Absolut dan Sistem Kontrol Incremental Apabila diperhatikan dari cara penentuan posisi relatif terhadap patokan/ referensi/acuan sistem kontrol dapat dikatakan sebagai Sistem Kontrol Absolut dan Sistem Kontrol Incremental. Alat ukur analog murni dapat dikatakan sebagai alat ukur absolut karena posisi sensor selalu dibaca relatif terhadap suatu titik nol (titik referensi) yang tetap. Pada alat ukur analog periodik perubahan posisi selalu dihitung berdasarkan referensi mula yaitu pada saat sensor mulai bergerak, oleh sebab itu alat ukur analog periodik ini dapat disebut sebagai alat ukur incremental. 403

171 404 Alat ukur incremental memerlukan memori untuk menyimpan hasil hitungan interval/pulsa tersebut dan harganya dapat kita ubah/set yang berarti titik nol dapat digeser atau diubah posisinya. Oleh karena itu mesin perkakas CNC yang menggunakan alat ukur incremental setelah di ON kan atau setelah di reset memerlukan tindakan Zero setting untuk menentukan posisi nol bagi koordinat mesin (dengan cara melakukan Reference Point Return; membawa pahat ke posisi referensi mesin). Dengan demikian posisi pahat absolut (posisi relatif terhadap titik nol mesin) dapat ditentukan setiap saat. Alat ukur yang menghasilkan sinyal digital terdiri atas dua jenis seperti di atas yaitu Absolute Encoder dan Incremental Encoder. C. Penamaan Sistem Sumbu (Koordinat) Mesin Perkakas NC Proses pemesinan bertujuan mengubah bentuk/geometrik benda kerja menjadi geometri produk dengan cara pemotongan dan geometri produk dapat didefinisikan dengan memakai sistem sumbu (koordinat) yang tertentu. Derajat kebebasan gerakan pahat relatif terhadap benda kerja ditentukan oleh konstruksi mesin perkakas CNC itu sendiri. Setiap gerakan komponen mesin yang mengakibatkan perubahan posisi pahat sesuai dengan keinginan atau mampu dikontrol oleh unit pengontrol mesin disebut dengan sumbu (axis). Dengan demikian derajat kebebasan gerakan pahat ditentukan oleh jumlah sumbu mesin perkakas CNC. Guna mempermudah pembuatan program maka sistem sumbu yang digunakan untuk mendefinisikan geometri produk disamakan atau disesuaikan dengan sistem sumbu mesin perkakas CNC yang digunakan untuk membuatnya. Lebih jauh lagi, cara penamaan sumbu mesin CNC ini haruslah distandarkan supaya mampu tukar (interchangeability) dapat dijamin, yang berarti suatu program CNC dapat diproses/dimengerti oleh berbagai jenis mesin dengan berbagai jenis sistem kontrolnya tanpa ada suatu kesalahan pengertian arah gerakan. Standar ISO 841 mendefinisikan sistem koordinat kartesian bagi gerakan pahat tiga sumbu utama X, Y, Z dan (sumbu) putaran A, B, C. Arah gerakan translasi positif mengikuti kaidah tangan kanan dan putaran positif mengikuti kaidah sekrup ulir kanan. Apabila benda kerjanya yang bergerak maka diberi simbol aksen (X, Y, Z, A, B dan C ) dan arah gerakan positif adalah berlawanan dengan arah gerakan positif dari pahat. Penerapan simbol sumbu tersebut pada mesin perkakas CNC mengikuti aturan tertentu, dimulai dengan sumbu Z, diikuti sumbu X dan akhirnya sumbu Y sebagaimana penjelasan berikut. 1. Penentuan Sumbu Z a. Sumbu Z direferensikan pada poros utama atau spindel mesin. Spindel ini dapat memutar pahat (misalnya bagi Mesin Frais, Koter, dan Gurdi) atau memutar benda kerja (misalnya untuk Mesin Bubut dan Mesin Gerinda silindris). b. Apabila mesin mempunyai beberapa spindel maka spindel yang direferensikan sebagai sumbu Z adalah spindel yang tegak lurus meja mesin. c. Jika spindel bisa dimiringkan (swivel, berputar pada sumbu yang lain) maka dipilih kedudukannya sebagai sumbu Z pada posisi tertentu sehingga sejajar dengan salah satu sumbu dasar mesin (sistem koordinat mesin) terutama jika posisinya dapat tegak lurus meja. d. Bila mesin tidak mempunyai spindel (contohnya Mesin Sekrap) maka sumbu Z dipilih tegak lurus meja. e. Arah gerakan positif didefinisikan searah dengan gerakan yang memperbesar jarak antara pahat dengan benda kerja (memperbesar volume ruang kerja).

172 Gambar 13.7 Penentuan sumbu Mesin Bubut (Lathe) Gambar Penentuan sumbu pada vertical Lathe 2. Penentuan Sumbu X a. Sumbu X ditetapkan sejajar dengan arah memanjang meja mesin dan dipilih orientasinya horizontal. b. Bagi mesin dengan pahat yang berputar, perlu dilihat terlebih dahulu orientasi sumbu Z-nya. c. Untuk Z horizontal maka arah gerakan positif adalah ke kanan bila benda kerja dipandang dari spindel mesin. d. Untuk Z vertical maka arah gerakan positif adalah ke kanan bila tiang (tiang kiri untuk mesin dengan double column seperti gantry atau bridge type) dipandang dari spindel mesin. e. Bagi mesin dengan benda kerja berputar, maka sumbu X adalah sejajar dengan gerak radial pahat dan arah positif menjauhi spindel. f. Untuk mesin tanpa spindel (mesin sekrap) sumbu X ditetapkan sejajar dengan gerak potong dan arah positif searah gerak potong. Gambar 13.9 Penamaan sumbu Mesin Frais vertical (Milling) 3. Penentuan Sumbu Y Orientasi dan arah positif sumbu Y ditetapkan menurut kaidah tangan kanan (setelah sumbu Z dan X ditentukan), menurut kaidah tangan kiri bila Y ditentukan berdasarkan orientasi Z dan X. 405

173 4. Penentuan Sumbu Putar dan Sumbu Tambahan Arah positif sumbu putar A, B, dan C ditentukan sesuai dengan kaidah sekrup ulir kanan yaitu putaran positif membuat sekrup bergerak translasi searah dengan gerakan positif sumbu translasinya X, Y, dan Z. Bagi mesin yang mempunyai sumbu tambahan yang sejajar dengan sistem sumbu utama (X, Y, Z sebagai prioritas pertama yaitu yang paling dekat dengan spindel) maka sumbu tambahan tersebut diberi nama sebagai berikut. Sistem sumbu kedua: U, V, W (U, V, W ) Sistem sumbu ketiga: P, Q, R (P, Q, R ) Bagi setiap penambahan sumbu putar diberi nama D atau E. Gambar Penamaan sumbu Mesin Frais harisontal (Jig Borer) Gambar-gambar berikut menunjukkan nama sumbu-sumbu mesin perkakas NC yang secara resmi ditunjukkan pada standar ISO 841. Untuk setiap gambar mesin tersebut diperlihatkan sistem koordinat kartesian yang sesuai bagi benda kerjanya demi untuk mempermudah pembuatan program NC serta untuk meletakkan benda kerja sehingga kedua sistem sumbu berimpit (sumbu benda kerja yang dikhayalkan programmer berimpit dengan sumbu mesin CNC, X X, Y Y, Z Z). Dengan memperhatikan penamaan sumbu (Z, lalu X, kemudian Y) sebagaimana yang dibahas di atas maka bagi beberapa mesin penamaan sumbunya relatif mudah dipahami. Bagi jenis mesin yang lain dengan jumlah sumbu yang banyak (melebihi jumlah sumbu pada sistem sumbu utama) maka penamaan sumbunya mungkin agak sulit untuk dimengerti. Contoh penjelasan berikut diharapkan dapat membantu pemahaman penamaan sumbu ini, misalnya: a. Bagi Mesin Frais 5 sumbu (Gambar 13.11b), karena kepala mesin dapat dimiringkan (tilting head) maka spindelnya sendiri tidak dinamakan sumbu Z melainkan W, sebab dalam hal ini dipilih orientasinya yang selalu tegak lurus meja. b. Bagi mesin Koter horizontal (Gambar 13.11c), spindel dinamakan sumbu Z dan gerakan tiangnya dinamakan sumbu W serta gerakan translasi pahat dalam arah horizontal (mempunyai facing slide) disebut sumbu U (bukan sumbu X, karena menurut definisi sumbu X posisinya harus selalu tetap horizontal). 406

174 Gambar 13.11a Countour Mill, Tilting Table (5 Axes) Gambar 13.11b Countour Mill, Tilting Head (5 Axes) Gambar 13.11c Horizontal Boring Gambar 13.11d Openside Planer Gambar 13.11e Bridge Type Profiler Gambar 13.11f Gantry Type Profiler Gambar 13.11g Cylindrical Grinder Gambar 13.11h Tool & Cutter Grinder 407

175 Perlu dicatat di sini bahwa dalam pekerjaannya programmer tidak perlu membedakan apakah pahat atau benda kerjanya yang bergerak. Cukup dengan menyatakan lokasi akhir yang dituju pada sumbu utamanya (harga X, Y, Z, A, B, dan seterusnya), mesin akan melaksanakan perintah itu dengan menggerakkan komponenkomponen yang bersangkutan pada arah yang dimaksud. Selain itu, patut diingat bahwa sumbu-sumbu tersebut di atas adalah merupakan gerakan yang dapat dikontrol secara kesinambungan (kecepatan dan arahnya). Apabila gerakan tersebut hanya dapat dikontrol secara bertahap (misalnya meja indeks, indexing table) maka dalam hal ini sumbunya kadang kala disebut sebagai setengah sumbu (½ axis). D. Pemrograman CNC Program NC sebenarnya merupakan sejumlah urutan perintah logis yang dibuat bagi suatu jenis mesin perkakas CNC dalam rangka pembuatan suatu komponen mesin/ peralatan. Tergantung pada jenis mesin perkakas serta berbagai proses yang mampu dilakukan oleh mesin perkakas CNC yang bersangkutan, maka program NC tidaklah selalu berkaitan dengan proses permesinan saja, melainkan dapat pula berhubungan dengan proses-proses pembuatan lainnya misalnya proses pembentukan, proses pengelasan, proses nonkonvensional, dan sebagainya. Program NC dibuat dengan suatu format/bahasa yang tertentu yang dapat dimengerti oleh unit pengontrol mesin (MCU, Machine Control Unit). Dengan demikian selain harus memahami aturan pembuatan program, seorang programmer harus menguasai teknologi proses serta memahami karakteristik mesin perkakas yang bersangkutan. Aturan pembuatan program (bahasa/format) relatif mudah untuk dipelajari, sebaliknya teknologi proses serta karakteristik mesin perkakas CNC lebih sulit untuk dipahami. Bekal pengetahuan teori (scientific knowledge), pengetahuan praktis (practical knowledge), serta keterampilan (know-how) atas proses yang bersangkutan merupakan kunci bagi seorang programmer untuk dapat membuat program NC yang berhasil, yang berarti mampu menghasilkan komponen mesin/peralatan yang dapat dipertanggungjawabkan dari segi teknis (toleransi geometrik) maupun segi ekonomis (biaya proses). Dalam pembuatan program NC untuk proses permesinan suatu produk diperlukan tiga langkah utama, yaitu langkah persiapan, langkah pelaksanaan (pembuatan program), dan langkah percobaan. Masing-masing langkah ini mengandung beberapa jenis pekerjaan yang harus dilaksanakan yang secara umum dapat dijelaskan sebagai berikut. 1. Langkah Persiapan a. Mempelajari gambar teknis yakni menentukan ukuran/dimensi untuk elemenelemen geometris (garis/bidang lurus, garis/bidang lengkung yang mengikuti fungsi matematik tertentu, radius, diameter, dan sebagainya), dan toleransinya (toleransi dimensi, bentuk, dan posisi). Dengan mempelajari geometri komponen tersebut dapat ditentukan garis besar jenis proses permesinan, urutan pekerjaannya, dan jenis mesin perkakas CNC yang cocok. Dimensi benda kerja dan kontrol gerak pahatnya merupakan faktor yang perlu juga dipertimbangkan. b. Berdasarkan dimensi serta bentuk bahan (batang, silinder, lempengan, kubus, parallellepipedum, atau bentuk-bentuk khusus hasil proses pembentukan, atau proses permesinan sebelumnya), dan volume ruang kerja yang ditentukan oleh dimensi meja atau spindel tempat benda kerja dipasang, ditentukan cara penempatan (positioning), pengekleman (clamping), serta desain alat bantu pemegang (fixture). Daerah bebas pahat (daerah terlarang, forbidden area) harus diperhatikan untuk menghindari tabrakan pahat pada permukaan fixture, peralatan mesin/alat bantu lainnya ataupun pada permukaan benda yang tidak dikerjakan. 408

176 c. Cara atau urutan proses permesinan harus ditentukan sebaik mungkin (jalan yang paling baik, paling singkat, paling optimum) untuk mengerjakan benda kerja sampai terbentuk permukaan akhir (produk). Jenis dan jumlah pahat dipilih sesuai dengan urutan pengerjaan tersebut. Dalam hal ini selain geometrinya maka panjang dan diameter masing-masing pahat ditetapkan sesuai dengan bidang/sumbu referensi mesin yang digunakan. Setiap pahat diberi kode tertentu beserta keterangan mengenai geometrik dan dimensinya, yang akan digunakan sebagai masukan (input) pada unit pengontrol mesin supaya lokasi/posisi mata potong sewaktu pahat dipakai dapat dipastikan. Dengan cara ini suatu program NC yang berhasil dapat digunakan lagi di saat lain dan sementara itu pahat yang dibutuhkan tidak perlu mempunyai dimensi yang persis sama dengan pahat yang dahulu dipakai. d. Untuk setiap langkah permesinan kondisi pemotongannya (kecepatan potong, kecepatan makan, dan kedalaman potong) ditentukan sesuai dengan tujuan proses, dengan memperhatikan berbagai kendala (proses pembentukan geram, gaya, daya, kehalusan permukaan), sehingga diharapkan kondisi potongan yang optimum (ongkos, produktivitas) dapat dicapai. 2. Langkah Pelaksanaan Pembuatan Program Pembuatan program secara manual biasanya dilakukan dengan terlebih dahulu menuliskan semua perintah pada lembar dengan format tertentu sebelum diketik sebagai input ke unit pengontrol mesin. Dengan kode tertentu berbagai fungsi persiapan (preparation functions) dan fungsi tambahan (miscellaneous functions) dipilih, sehingga pahat dapat digerakkan relatif terhadap benda kerja sesuai dengan langkah dan kondisi pemotongan yang telah disiapkan di atas. Demikian pula halnya dengan perintah-perintah lain seperti penggantian pahat, penggantian benda kerja, menjalankan/mematikan spindel dan cairan pendingin dan sebagainya. Jenis kontrol gerakan sumbu mesin (satu sumbu, dua sumbu atau lebih secara bersamaan bergerak untuk melaksanakan perintah tersebut) menentukan kemampuan mesin perkakas NC di dalam memotong benda kerja dengan hasil permukaan dengan bentuk dan orientasi yang diinginkan. Dengan semakin majunya komputer yang dipakai sebagai unit pemrogram ataupun langsung sebagai unit pengontrol mesin maka berbagai jenis bahasa pemrograman (perangkat lunak/software) yang lebih canggih mulai diperkenalkan. Tujuannya adalah jelas, yaitu mempermudah, mempercepat, dan menghindarkan kemungkinan terjadinya kesalahan pada proses pembuatan program secara manual. Dalam hal yang terakhir ini programmer dapat melihat lintasan gerakan pahat pada layar monitor (TV screen dengan graphic display) sewaktu proses pemrograman berlangsung. Perintah diberikan dalam bentuk bahasa yang mudah (English like language) ataupun bahasa simbol (symbolic language) yang sederhana. Sementara itu berbagai jenis perhitungan misalnya dimensi, transformasi koordinat, lintasan pahat, kompensasi panjang dan diameter/radius pahat, kecepatan, percepatan, perlambatan, dan sebagainya dilaksanakan oleh komputer pengontrol mesin. 3. Langkah Percobaan Setelah lembar program NC selesai ditulis, maka perintah-perintah tersebut dapat dimasukkan ke dalam memori komputer mesin lewat papan tombol (key-board, key-pad) atau melalui media lain seperti pita berlubang (punched tape), pita magnetik (magnetic tape) atau disket. Pembuatan program seringkali dilaksanakan dengan 409

177 bantuan komputer pemrogram yang dilengkapi dengan perangkat lunak pemroses (processor dan post processor), untuk melaksanakan analisa geometrik langkah gerak pahat serta penerjemahan dan penggabungan berbagai fungsi teknologis sesuai dengan karakteristik mesin dan kontrol CNC yang spesifik. Jika unit pengontrol mesin siap melaksanakan pekerjaan, yang pertama kali dilakukan biasanya menjalankan mesin tanpa memotong (dry-run) dengan satu atau beberapa sumbu mesin dimatikan (axis-lock), untuk mengecek kebenaran program dan memastikan bahwa tidak terjadi tabrakan (tool collition). Sebelum proses pemotongan dengan benda kerja sesungguhnya dilakukan maka dapat dilakukan pemotongan material yang lunak (plastik atau steorofoam) sehingga bentuk produk secara kasar dapat diperiksa dan diukur. Ketelitian geometris (toleransi) produk hanya dapat dipastikan kebenarannya dengan melakukan proses pemotongan benda kerja sesungguhnya dan mengukur produknya dengan cermat. Tergantung pada kekakuan (rigidity) sistem pemotongan (benda kerja, pahat, fixture, mesin perkakas) maka lenturan ataupun getaran yang diakibatkan oleh gaya pemotongan yang besar dapat dikurangi dengan memperkecil kecepatan makan ataupun mengubah kedalaman potong (mengubah langkah). Semua kesalahankesalahan kecil yang ditemukan dalam proses percobaan dikoreksi sehingga sertifikasi dapat diberikan bagi program NC yang bersangkutan dan siap untuk digunakan dalam proses produksi. 4. Tugas Programer dalam Pembuatan Program NC Berikut merupakan rangkuman tugas yang harus dilakukan oleh programmer dalam rangka pembuatan program pemesinan suatu benda kerja dengan memakai mesin perkakas CNC. Informasi atau data yang diperlukan untuk melaksanakan tugas pembuatan program NC, yaitu: a. Ukuran Menyangkut dimensi, geometri, perkiraan berat dan kekakuan benda kerja. b. Toleransi Mencakup toleransi dimensi dan toleransi bentuk posisi (kelurusan, kerataan, ketepatan bentuk, kebulatan, kesilindrisan, ketegaklurusan, kemiringan, kesejajaran, konsentrisitas, posisi, dan kesalahan putar). c. Kehalusan Kehalusan permukaan. d. Jumlah Banyaknya benda kerja yang harus dibuat. e. Mesin CNC Jenis mesin, ukuran/volume ruang kerja, daya dan kemampuan, sumbu mesin yang dapat dikontrol (NC Axis), peralatan pembantu (attachments), kemampuan NC (pemrograman, penanganan sistem kontrol dan peraga). f. Tools Pemilihan perkakas potong meliputi jenis, sistem pemegang (tooling system), geometri dan material pahat/mata potong, tools-setter, termasuk alat bantu pegang (fixture) dan alat ukur (measuring instrument) untuk pekerjaan/hal yang khusus (non routine jobs). g. Material Menyangkut ukuran, jumlah, dan jenis bahan termasuk data mampu mesin (machinability), data empiris umur pahat, dan gaya pemotongan. 410

178 Tabel 13.1 Informasi/data yang diperlukan dalam pembuatan program NC Tugas Informasi/Data Gambar Teknik Ukuran Toleransi Kehalusan Jumlah Perangkat Keras Mesin NC Tools Material Langkah Persiapan: Merencanakan jenis dan urutan proses. Memilih mesin dan urutan operasi. Perhitungan/analisa proses pemesinan: urutan dan cara pencekaman benda kerja, urutan proses pada setiap pencekaman, pemilihan pahat, dan penentuan kondisi pemesinan. Langkah Pemrograman: Manual Programming: penulisan kode pemrograman dan pengelolaan mesin, Automatic Programming (dengan bantuan CAD/CAM) pendefinisian geometri, perintah gerakan & pengelolaan mesin, dan penerjemahan/post processing: Langkah Percobaan/Pengetesan: dry run, pemesinan material pengganti, pemesinan benda kerja sesungguhnya konfirmasi kualitas (sertifikasi program) 5. Kode dan Format Pemrograman Program NC (NC part program) merupakan unsur sangat penting dalam pengoperasian mesin perkakas CNC, karena program merupakan perangkat lunak pengendali yang mengatur jalannya proses pemesinan suatu produk pada mesin perkakas CNC. Fungsi tersebut menyebabkan program NC juga sangat menentukan kualitas geometri produk yang dihasilkan. Program NC mempunyai sifat sangat spesifik dan khusus, artinya bahwa sebuah program NC, dibuat khusus hanya untuk pembuatan produk dengan bentuk dan ukuran (geometri) tertentu. Jika ingin membuat produk lain dengan bentuk dan ukuran yang berbeda, harus dibuat program NC baru yang khusus untuk mengerjakan produk baru tersebut. Program NC bersifat spesifik mempunyai pengertian bahwa program diperuntukkan hanya untuk mesin dengan jenis tertentu dan sistem kontrol yang tertentu pula. Untuk mesin dengan jenis yang berbeda, misalnya Mesin Frais dengan mesin bubut program NC-nya akan berbeda. 6. Pengertian Program NC Program NC sebenarnya merupakan urutan dari sejumlah perintah logis, yang disusun dalam bentuk kode-kode perintah yang dimengerti oleh unit kontrol mesin (machine control unit). Kode-kode perintah yang tersusun dalam urutan sedemikian rupa tersebut, secara keseluruhan merupakan satu kebulatan perintah dalam rangka pembuatan suatu produk pada suatu mesin perkakas CNC. 411

179 Biasanya program NC dibuat dalam rangka pembuatan atau proses pemesinan suatu produk menggunakan mesin perkakas. Namun demikian program NC dapat juga dibuat untuk proses pembuatan atau pengerjaan lainnya, misalnya proses pembentukan, proses pengelasan, dan sebagainya tergantung dari jenis mesin perkakas serta berbagai proses yang mampu dilakukan mesin perkakas yang bersangkutan. Program NC yang berkaitan dengan proses pemesinan, berisi kode-kode perintah pemesinan suatu produk yang tersusun secara sistematis, terinci sesuai urutan langkah pengerjaan yang direncanakan tahap demi tahap. Kode-kode perintah tersebut terdiri dari kode atau informasi tentang perkakas sayat yang diperlukan, data-data tentang geometri produk yang akan dikerjakan, dan data tentang teknologi pemesinan. Suatu program NC harus dapat dipertanggungjawabkan baik secara teknis maupun ekonomis. Secara teknis artinya bahwa program tersebut, dengan datadata teknologi pemesinan yang ada di dalamnya, benar-benar mampu menghasilkan produk dengan kualitas geometri sesuai standar yang diminta. Sedangkan secara ekonomis mempunyai pengertian bahwa program tersebut jika digunakan mampu menekan serendah mungkin biaya proses produksi. 7. Struktur Program NC Suatu program NC, dilihat dari segi struktur isinya terdiri dari tiga bagian utama, yaitu bagian pembuka, bagian isi, dan bagian penutup. Bagian pembuka selalu terletak pada bagian awal program, bagian isi terletak pada bagian tengah, dan bagian penutup terletak pada bagian akhir program (lihat Gambar 13.12). 412 N0000 G54 N0010 G92 X0.000 Y Z N0020 G59 Pembuka N0030 T0101 S1.200 F250 G94 M03 M08 N0040 G00 X Y Z N0050 Z N0060 G01 X N0070 Y N0080 X N0090 T0202 S2.500 F100 G94 M03 N0100 G56 Isi Program N0110 G92 X0.000 Y Z N0120 G59 N0130 G00 X Y0.000 Z N0140 G01 X N0150 Y N0160 X0.000 N0170 M09 M05 N0180 T0101 G53 G56 Penutup N0190 M30 Gambar Contoh struktur program NC

180 Bagian pembuka adalah bagian awal program yang berisi perintah-perintah pengoperasian awal suatu mesin perkakas, sebelum langkah pemesinan utama (penyayatan) dimulai. Perintah-perintah yang termasuk dalam bagian pembuka sebagai berikut. a. Perintah memindah titik nol mesin ke posisi tertentu agar berimpit dengan titik nol benda kerja. Perintah ini disebut pemindahan titik nol mesin (Position Shift Offset (PSO)). b. Perintah pemilihan sistem pemrograman, apakah dikehendaki mesin bekerja dengan sistem absolut atau incremental. c. Perintah menentukan jumlah putaran spindel mesin dan arah putarannya. d. Perintah menentukan besarnya kecepatan pemakanan (feeding). e. Perintah memilih jenis perkakas sayat yang digunakan pertama kali. f. Perintah mengalirkan air pendingin. Bagian isi suatu program NC adalah bagian inti dari pekerjaan pemesinan. Perintah-perintah pada bagian isi meliputi perintah gerak relatif alat sayat terhadap benda kerja menuju titik-titik koordinat yang telah ditentukan guna melakukan proses penyayatan. Proses-proses ini dapat berupa gerak interpolasi lurus, interpolasi radius, gerakan pemosisian, membuat lubang (drilling), proses penguliran (threading), pembuatan alur (grooving), dan sebagainya tergantung dari bentuk geometri produk yang akan dihasilkan. Bagian penutup program berisi perintah-perintah untuk mengakhiri suatu proses pemesinan. Inti perintahnya adalah menyuruh mesin berhenti untuk melepas benda kerja yang telah selesai dikerjakan dan memasang benda kerja baru untuk proses pembuatan produk sejenis berikutnya. Perintah pada bagian penutup adalah perintah kebalikan atau berfungsi membatalkan perintah yang diberikan pada bagian pembuka dan biasanya meliputi: a. perintah mematikan aliran cairan pendingin, b. perintah mematikan putaran spindel mesin, c. perintah pembatalan PSO, d. perintah pembatalan kompensasi alat sayat, dan e. perintah menutup program (end-program). 8. Sistem Pemrograman Absolut dan Incremental Program NC dapat dibuat dalam dua sistem pemrograman, yaitu sistem absolut dan sistem incremental. Kedua sistem pemrograman tersebut dibedakan berdasarkan sistem informasi geometri (sistem penunjukan ukuran) dalam gambar kerja, yang juga terdiri dari sistem absolut dan incremental. Dalam banyak gambar kerja sering dijumpai penggunaan penunjukan ukuran campuran, yaitu sistem absolut dan incremental digunakan secara bersama-sama. a. Sistem Absolut Pemrograman sistem absolut adalah sistem pemrograman yang dalam menentukan data-data posisi elemen geometri dalam gambar kerja (produk) didasarkan pada satu titik referensi. Semua elemen geometri dalam ruang atau bidang sistem koordinat yang dipilih, didefinisikan letaknya dari satu titik referensi (titik nol) yang tetap, (lihat Gambar 13.13). 413

181 Pengukuran Absolut Semua harga diukur dari titik nol yang sama. Lihat cara memberi garis ukuran pada gambar di samping. Jarak lubang pada sumbu tegak dan sumbu mendatar diukur dari satu datum (titik referensi). Gambar Pengukuran sistem absolut b. Sistem Incremental Pemrograman sistem incremental adalah sistem pemrograman yang dalam menentukan data posisi setiap elemen geometri diukur dari titik referensi yang berpindah-pindah atau disebut titik referensi menerus. Data posisi elemen geometri ditentukan dari kedudukan atau posisi terakhir gerakan relatif perkakas sayat (pisau/pahat). Titik akhir gerakan/lintasan perkakas sayat, karena gerakan relatif yang dilakukan, adalah sebagai titik referensi (titik nol) untuk lintasan berikutnya (lihat Gambar 13.14). 414

182 Pengukuran Incremental Pemberian garis ukuran dibuat secara berantai. Titik yang dijadikan titik nol (titik referensi pengukuran) selalu berubah, setiap titik akhir pengukuran adalah menjadi titik awal untuk pengukuran berikutnya. Gambar Pengukuran sistem incremental. 9. Konstruksi Program NC Program CNC adalah sejumlah urutan perintah logis yang disusun dengan kodekode huruf dan angka yang bisa dimengerti oleh unit kontrol mesin. Program CNC dibuat khusus untuk suatu mesin tertentu dan untuk pembuatan produk tertentu. Secara umum, program NC memiliki konstruksi tertentu, yaitu kode atau perintah pendahuluan dan perintah pembantu. Perintah pendahuluan umumnya menggunakan kode G, sedangkan perintah pembantu menggunakan fungsi M. Program NC, selain kode G dan M, di dalamnya terdiri dari sejumlah kode-kode perintah yang tersusun dalam bentuk kombinasi huruf-huruf tertentu dan angka. Kode berupa huruf, misalnya N, G, S, F, H, I, J, T, N, K, D, X, Y, Z, dan angka 0 sampai 9 disebut adres. Suatu kode huruf yang di belakangnya diikuti angka (kombinasi huruf dan angka) disebut kata (word). Gabungan dari beberapa kata disebut blok. Blok merupakan gabungan dari beberapa kata yang membentuk satu tahapan perintah, misalnya eretan melintang bergerak lurus sejauh 4 mm mendekati sumbu dengan kecepatan 80 mm/menit. Di dalam sebuah program CNC, satu tahapan perintah ditulis dalam satu baris, berarti blok adalah gabungan beberapa kata yang ditulis dalam satu baris program. Komputer (unit kontrol) mesin membaca dan menjalankan program per satu blok bukan per kata. 415

183 10. Kode G (G-Code) dan Fungsi M Tabel 13.2 Kode G dan Artinya GRUP KODE G ARTI Grup 0 G00 Gerak cepat tanpa pemakanan G01 Gerak lurus interpolasi dengan pemakanan G02 Gerak interpolasi melingkar searah jarum jam G03 Gerak interpolasi melingkar berlawanan arah dengan jarum jam G84 Siklus pembubutan memanjang dan melintang G85 Siklus penguliran G86 Siklus Pengaluran G87 Siklus pengeboran dengan pemutusan tatal G88 Siklus pengeboran dengan pemutusan tatal dan gerakan ke permukaan Grup 1 G96 Kecepatan potong konstan G97 Putaran spindel konstan Grup 2 G94 Kecepatan pemakanan dalam mm per menit G95 Kecepatan pemakanan dalam mm per putaran Grup 3 G53 Pembatalan penetapan titik nol yang pertama dan kedua G54 Penetapan titik nol benda kerja yang ke-1 G55 Penetapan titik nol benda kerja yang ke-2 Grup 4 G92 Perubahan koordinat titik nol benda kerja yang ke-5 dengan penetapan melalui program NC Grup 5 G55 Pembatalan penetapan titik nol yang ke-3, 4, dan 5 G56 Pembatalan penetapan titik nol benda kerja yang ke-3 dan 4 G57 Penetapan titik nol benda kerja yang ke-3 G58 Penetapan titik nol benda kerja yang ke-4 G59 Penetapan titik nol benda kerja yang ke-5 Grup 8 G40 Pembatalan perintah kompensasi lintasan perkakas sayat G41 Kompensasi lintasan pahat pada sebelah kiri G43 Kompensasi lintasan pahat pada sebelah kanan 416

184 Tabel 13.3 Kode Fungsi M dan Artinya GRUP FUNGSI M ARTI Grup 0 M03 Spindel utama berputar searah jarum jam M04 Spindel utama berputar berlawanan arah jarum jam M05 Spindel berhenti berputar Grup 2 M00 Eksekusi program berhenti sementara M17 Subprogram berakhir M30 Program utama berakhir, pembacaan kembali ke awal program Grup 3 M08 Cairan pendingin mengalir M09 Cairan pendingin berhenti mengalir 11. Pembuatan Program NC Pembuatan program NC diawali dari mempelajari gambar kerja. Dari gambar kerja tersebut dapat ditentukan jenis mesin perkakas CNC yang akan digunakan, misalnya Mesin Bubut CNC, Mesin Frais CNC, atau jenis mesin lainnya. Setelah ditentukan jenis mesin yang akan digunakan, langkah berikutnya adalah: a. Merancang teknik dan rencana penjepitan benda kerja pada mesin. b. Merancang struktur program (program structure) yaitu dengan menentukan urutan proses pemesinan. c. Menentukan jenis perkakas sayat yang akan digunakan, urutan penggunaan, dan parameter pemesinan seperti jumlah putaran spindel (S) dan kecepatan pemakanan (F) untuk setiap perkakas sayat yang akan digunakan. d. Menulis program NC pada lembaran program (program sheet). Berikut disampaikan contoh pembuatan program NC untuk mesin bubut CNC tipe ET-242 buatan EMCO Meier, Austria. Dari gambar kerja yang tersedia, kita coba mempelajari kelengkapan ukurannya, apakah masih ada bagian gambar yang belum diketahui dimensinya. Jika didapati kekurangan ukuran maka kita harus terlebih dahulu melengkapinya agar dalam pembuatan program tidak terjadi kesalahan dalam menentukan titik koordinat lintasan perkakas sayatnya. Mintalah data geometri selengkapnya kepada perancang atau pembuat gambar kerja. 417

185 Rencana Penjepitan 1 Program NC pada Penjepitan 1 N0000 G55 N0010 G92 X0.000 Z S2.000 N0020 G59 N0030 T0101 G94 G96 M04 M08 F120 S200 N0040 G00 X Z2.000 N0050 G84 X Z D 0 = 200 D 2 = 0 N0060 G00 X N0070 G84 X Z D 0 = 500 D 2 = 0 D 3 = N0080 G00 X0.000 Z2.000 N0090 G01 Z0.000 Z0.000 G42 N0100 X N0110 G03 X Z I = K = N0120 G01 Z N0130 X N0140 G03 X Z I = K = N0150 G01 X G40 N0160 G00 X Z N0170 M05 M09 G53 G56 T0000 N0180 M30 418

186 Rencana Penjepitan 2 419

187 Program NC pada Penjepitan 2 N0000 G54 N0010 G92 X0.000 Z S2.000 N0020 G59 N0030 T0101 G94 G96 M04 M08 F120 S200 N0040 G00 X Z2.000 N0050 G84 X Z D 0 = 200 D 2 = 0 D 0 = N0060 G00 X N0070 G84 X Z D 0 = 500 D 2 = 0 D 3 = N0080 G00 X N0090 G84 X Z D 0 = 500 D 2 = 0 D 3 = N0100 G00 X Z2.000 N0110 G01 Z0.000 Z0.000 G42 X G03 X Z I = K = N0120 G01 Z N0130 X N0140 G03 X Z I = K = N0150 G01 X G40 N0160 G00 X Z N0170 M05 M09 G53 G56 T0000 N0180 M30 420

188 BAB 14 MENGENAL EDM (Electrical Discharge Machining) 421

189 A. Gambaran Singkat EDM Asal mula EDM (Electrical Discharge Machining) adalah pada tahun 1770, ketika ilmuwan Inggris Joseph Priestly menemukan efek erosi dari percikan arus listrik. Pada tahun 1943, ilmuwan Rusia B. Lazarenko dan N. Lazarenko memiliki ide untuk memanfaatkan efek merusak dari percikan arus listrik untuk membuat proses yang terkontrol untuk pemesinan secara elektrik bahan konduktif. Dengan adanya ide tersebut, proses EDM telah lahir. Lazarenko bersaudara menyempurnakan proses dengan cara menempatkan cairan tidak konduktif di mana percikan listrik terjadi di antara dua konduktor, cairan tersebut dinamakan dielektrik (dielectric). Rangkaian listrik yang membuat peristiwa tersebut terjadi digunakan sebagai nama proses ini. Pada saat ini telah banyak unit EDM yang digunakan lebih maju daripada milik Lazarenko. Pada saat ini ada dua macam mesin EDM yaitu: EDM konvensional (Biasanya disebut Sinker EDM atau Ram EDM) dan Wire EDM. B. Cara Kerja EDM Gambar 14.1 Proses pengerjaan benda kerja dengan EDM (Dari: Wikipedia) Mengetahui tentang apa yang terjadi di antara elektrode dan benda kerja dapat sangat membantu operator EDM dalam banyak hal. Pengetahuan dasar teori EDM dapat membantu dalam memecahkan masalah yang timbul (troubleshooting), misalnya dalam hal pemilihan kombinasi benda kerja/elektrode dan pemahaman mengapa pengerjaan yang bagus untuk satu benda kerja tidak selalu berhasil untuk yang berikutnya. Deskripsi berikut ini menjelaskan tentang kombinasi apa yang telah diketahui dan apa yang telah ada dalam teori tentang proses EDM. Pada saat ini beberapa teori tentang bagaimana EDM bekerja telah mengalami kemajuan selama beberapa tahun, sebagian besar mendukung model thermoelectric. Sembilan ilustrasi berikut menunjukkan tahap demi tahap apa yang telah diyakini terjadi selama satu siklus EDM. Gambar di sebelahnya menunjukkan harga relatif dari tegangan dan arus pada titik yang diambil. Gambar 14.2 Pada Proses awal EDM, elektrode yang berisi tegangan listrik didekatkan ke benda kerja (elektrode positif mendekati benda kerja/turun). Di antara dua elektrode ada minyak isolasi (tidak menghantarkan arus listrik), yang pada EDM dinamai cairan dielectric. Walaupun cairan dielektrik adalah sebuah isolator yang bagus, beda potensial listrik yang cukup besar menyebabkan cairan membentuk partikel yang bermuatan, yang menyebabkan tegangan listrik melewatinya dari elektrode ke benda kerja. Dengan adanya graphite dan partikel logam yang tercampur ke cairan dapat membantu transfer tegangan listrik dalam dua cara: partikel-partikel (konduktor) membantu dalam ionisasi minyak dielektrik dan membawa tegangan listrik secara langsung, serta partikel-partikel dapat mempercepat pembentukan tegangan listrik dari cairan. Daerah yang memiliki tegangan listrik paling kuat adalah pada titik di mana jarak antara elektrode dan benda kerja paling dekat, seperti pada titik tertinggi yang terlihat di gambar. Grafik menunjukkan bahwa tegangan (beda potensial) meningkat, tetapi arusnya nol. 422

190 Gambar 14.2 Gambar 14.3 Ketika jumlah partikel bermuatan meningkat, sifat isolator dari cairan dielektrik menurun sepanjang tengah jalur sempit pada bagian terkuat di daerah tersebut. Tegangan meningkat hingga titik tertinggi tetapi arus masih nol. Gambar 14.3 Gambar 14.4 Arus mulai muncul ketika cairan berkurang sifat isolatornya menjadi yang paling kecil. Beda tegangan mulai menurun. Gambar 14.4 Gambar 14.5 Panas muncul secara cepat ketika arus listrik meningkat dan tegangan terus menurun drastis. Panas menguapkan sebagian cairan, benda kerja, dan elektrode, serta jalur discharge mulai terbentuk antara elektrode dan benda kerja. Gambar

191 Gambar 14.6 Gelembung uap melebar ke samping, tetapi gerakan melebarnya dibatasi oleh kotoran-kotoran ion di sepanjang jalur discharge. Ion-ion tersebut dilawan oleh daerah magnet listrik yang telah timbul. Arus terus meningkat dan tegangan menurun. Gambar 14.6 Gambar 14.7 Sebelum berakhir, arus dan tegangan menjadi stabil, panas dan tekanan di dalam gelembung uap telah mencapai ukuran maksimal, dan sebagian logam telah dihilangkan. Lapisan dari logam di bawah kolom discharge pada kondisi mencair, tetapi masih berada di tempatnya karena tekanan dari gelembung uap. Jalur discharge sekarang berisi plasma dengan suhu sangat tinggi, sehingga terbentuk uap logam, minyak dielektrik, dan karbon pada saat arus lewat dengan intensif melaluinya. Gambar 14.7 Gambar 14.8 Pada akhirnya, arus dan tegangan turun menjadi nol. Temperatur turun dengan cepat, tabrakan gelembung dan menyebabkan logam yang telah dicairkan lepas dari benda kerja. Gambar 14.8 Gambar 14.9 Cairan dielektrik baru masuk di antara elektrode dan benda kerja, menyingkirkan kotoran-kotoran dan mendinginkan dengan cepat permukaan benda kerja. Logam cair yang tidak terlepas membeku dan membentuk lapisan baru hasil pembekuan (recast layer). 424

192 Gambar 14.9 Gambar Logam yang terlepas membeku dalam bentuk bola-bola kecil menyebar di cairan dielektrik bersama-sama dengan karbon dari elektrode. Uap yang masih ada naik menuju ke permukaan. Tanpa waktu putus yang cukup, kotoran-kotoran yang terbentuk akan terkumpul membentuk percikan api yang tidak stabil. Situasi tersebut dapat membentuk DC arc, yang mana dapat merusak elektrode dan benda kerja. Gambar (Sumber : Courtesy EDM Tech. Manual, Poco Graphite Inc.) Urutan waktu ON/OFF adalah satu siklus EDM yang dapat diulang sampai ribuan kali per detik. Penjelasan di atas hanyalah satu siklus yang muncul pada satu waktu tertentu. Apabila siklus tersebut dipahami maka akan dapat dikendalikan jangka waktu dan intensitas dari pulsa ON/OFF yang membuat EDM bekerja dengan baik. C. Perkembangan Penggunaan EDM EDM telah berkembang bersama dengan Mesin Bubut, Mesin Frais, dan Mesin Gerinda sebagai teknologi yang terdepan. EDM terkenal dalam hal kemampuannya untuk membuat bentuk kompleks pada logam-logam yang sangat keras. Penggunaan yang umum untuk Mesin EDM adalah dalam pemesinan dies, perkakas potong, dan cetakan (molds) yang terbuat dari baja yang telah dikeraskan, tungsten carbide, high speed steel, dan material yang lain yang tidak mungkin dikerjakan dengan cara tradisional (penyayatan). Proses ini juga telah memecahkan banyak masalah pada pembuatan bahan exotic, seperti Hastelloy, Nitralloy, Waspaloy and Nimonic, yang digunakan secara luas pada industri-industri pesawat ruang angkasa. Gambar Bagian mesin yang mengandung ukuran-ukuran kompleks dan dinding tipis. Komponen satelit ini dikerjakan menggunakan Wire Cut EDM dari bentuk solid CAL-4V Titanium, dikerjakan oleh Numerical Precision, Inc., Wheeling, Illinois. 425

193 Dengan telah ditemukannya teknologi yang maju tentang keausan elektrode, ketelitian dan kecepatan, EDM telah mengganti proses pemotongan logam yang lama pada beberapa aplikasi. Faktor lain yang menyebabkan berkembangnya penggunaan EDM adalah kemampuannya mengerjakan bentuk tipis, khususnya dalam pengerjaan ketinggian dan ketirusan. EDM yang menggunakan kawat (Wire EDM) dapat membelah dengan ketinggian 16 inchi (sekitar 400 mm), dengan kelurusan ± 0,0005 inchi (± 0,0125 mm) tiap sisi. Pada waktu yang lalu, EDM digunakan terutama untuk membuat bagian-bagian mesin yang sulit dikerjakan dengan proses konvensional. Pertumbuhan penggunaan EDM pada sepuluh tahun terakhir menempatkan proses pembuatan komponen dirancang menggunakan EDM terlebih dahulu, sehingga EDM bukanlah pilihan terakhir, tetapi pilihan yang pertama. Proses EDM telah berubah. Perusahaan-perusahaan yang menggunaan EDM juga sudah berubah. Perubahan yang sangat berarti adalah: Lebih cepat. Lebih otomatis. Mesin lebih mudah diprogram dan dirawat. Lebih akurat ukurannya. Dapat menggunakan kawat dengan diameter yang lebih kecil pada mesin Wire EDM. Menurunkan biaya operasional. Harga mesin menjadi lebih murah. Dapat menghasilkan permukaan yang lebih halus. Dapat menyayat karbida tanpa ada cacat ketika menggunakan Wire EDM dan Ram EDM. Gerakan kawat EDM dan putaran benda kerja dapat dilakukan secara simultan. Ram EDM tidak memerlukan pembersih benda kerja lain. EDM lebih efektif pada kondisi pembersihan benda kerja dengan tingkat kesulitan tinggi. EDM lebih mudah digunakan. Waktu untuk pelatihan dan pemrograman lebih singkat. D. Penggunaan EDM Penjelasan berikut merupakan ringkasan dari karakteristik yang mengharuskan penggunaan EDM. Disarankan menggunakan EDM jika bentuk benda kerja sebagai berikut. Dinding yang sangat tipis. Lubang dengan diameter sangat kecil. Rasio ketinggian dan diameter sangat besar. Benda kerja sangat kecil. Sulit dicekam. Disarankan menggunakan EDM jika material benda kerja: Keras. Liat. Meninggalkan sisa penyayatan. Harus mendapat perlakuan panas. Disarankan menggunakan EDM untuk mengganti proses meliputi: Pengaturan/setup berulang, bermacam-macam pengerjaan, bermacam-macam proses pencekaman benda. Broaching. Stamping yang prosesnya cepat, (lihat Gambar 14.12). 426

194 Gambar Proses stamping dengan menggunakan EDM Disarankan menggunakan EDM ketika beberapa alasan berikut. Jam kerja 24 jam dengan hanya satu shift operator. Memerlukan proses yang tidak mementingkan perhatian khusus dari pekerja secara intensif. EDM tidak dipengaruhi oleh kekerasan bahan benda kerja, sehingga sangat bermanfaat bila digunakan untuk mengerjakan benda kerja dengan kekerasan di atas 38 HRc. Bahan tersebut meliputi baja yang telah dikeraskan, Stellite and Tungsten Carbide. Karena proses EDM menguapkan material sebagai ganti penyayatan, kekerasan dari benda kerja bukan merupakan faktor penting. Maka dari itu mesin Wire EDM dan Ram EDM digunakan untuk membuat bentuk komplek dies dan perkakas potong dari material yang amat keras. Bagian lain yang hanya bisa dikerjakan dengan EDM adalah kemampuannya membuat sudut dalam (internal corners) yang runcing. Pemesinan konvensional tidak mungkin mengerjakan kantong dengan pojok runcing, yang bisa dicapai adalah radius minimal sekitar 1/32 inchi yang paralel dengan sumbu pahat. Jenis pengerjaan dan ukuran minimal yang dapat dicapai oleh EDM dapat dilihat pada Tabel Tabel 14.1 Ukuran minimal beberapa jenis pengerjaan dengan EDM Jenis Pengerjaan Wire EDM Ram EDM 1. Radius dalam 0,0007" (0,0175 mm) 0.001" (0,025 mm) 2. Radius luar runcing runcing 3. Diameter lubang 0,0016" (0,04 mm) " (0,04 mm) 4. Lebar alur 0,0016" (0,04 mm) " (0,01 mm) Maka dari itu EDM digunakan untuk mengerjakan klep (valves) pengukur bahan bakar, komponen printer, cetakan, dan perbaikan cetakan. E. Pemilihan Elektrode Fungsi elektrode adalah menghantarkan tegangan listrik dan mengerosi benda kerja menjadi bentuk yang diinginkan. Bahan elektrode yang berbeda memberikan pengaruh yang sangat besar terhadap proses pemesinan. Beberapa akan menghilangkan benda kerja secara efisien tetapi keausannya tinggi, elektrode yang lain memiliki keausan rendah tetapi kemampuan menghilangkan material benda kerja sangat lambat. Ketika memilih bahan elektrode dan merencanakan cara pembuatannya, faktor-faktor berikut harus diperhitungkan: Harga bahan elektrode. Kemudahan pembuatan/membentuk elektrode. Jenis dari hasil yang diinginkan (misalnya kehalusan). Besaran keausan elektrode. Jumlah elektrode yang diperlukan untuk menyelesaikan sebuah benda kerja. Kecocokan jenis elektrode dengan jenis pengerjaan. Jumlah lubang penyemprot (flushing holes), jika diperlukan. 427

195 F. Jenis Bahan Elektrode Bahan elektrode dibagi menjadi dua macam, yaitu: logam dan graphite. Pada saat ini ada lima macam elektrode, yaitu: kuningan (brass), Tembaga (copper), Tungsten, Seng (zinc), dan Graphite. Selain itu, beberapa elektrode dikombinasikan dengan logam yang lain agar dapat digunakan secara efisien, yaitu: kuningan dan seng, tembaga dan tellurium, tembaga, tungsten dan perak, serta graphite dan tembaga. Pada awalnya, kuningan digunakan sebagai elektrode walaupun keausannya tinggi. Akhirnya, pengguna EDM menggunakan tembaga dan paduannya untuk meningkatkan rasio keausan. Masalah yang muncul dengan tembaga adalah karena titik cairnya sekitar C, padahal temperatur percikan api pada celah elektrode dan benda kerja mencapai C. Titik lebur tembaga yang rendah menyebabkan keausan yang terlalu tinggi dibandingkan dengan bagian benda kerja yang bisa dihilangkan. Penelitian menunjukan bahwa elektrode graphite memiliki laju yang lebih besar dalam menghilangkan bagian benda kerja dibandingkan dengan keausannya sendiri. Graphite tidak mencair di celah elektrode, pada sekitar temperatur C berubah dari bentuk padat menjadi gas. Karena graphite lebih tahan panas di celah elektrode dibandingkan dengan tembaga, untuk sebagian besar pengerjaan EDM lebih efisien menggunakannya. Tungsten memiliki titik lebur setara dengan graphite, akan tetapi tungsten sangat sulit dibentuk/dikerjakan dengan mesin. Tungsten digunakan sebagai pengerjaan awal (Gambar 14.13), biasanya berbentuk tabung atau ruji untuk lubang-lubang dan lubang kecil proses gurdi. Elektrode logam biasanya yang terbaik untuk pengerjaan EDM bagi material yang memiliki titik lebur rendah seperti: aluminum, copper dan brass. Untuk pengerjaan baja dan paduannya, elektrode graphite lebih disarankan. Prinsip umum dalam pemilihan elektrode adalah: elektrode logam untuk benda kerja atau paduan yang memiliki titik lebur rendah, dan elektrode graphite untuk yang memiliki titik lebur tinggi. Hal tersebut dengan pengecualian untuk pengerjaan tungsten, cobalt, and molybdenum. Elektrode logam seperti tembaga sangat direkomendasi karena frekuensi yang lebih tinggi diperlukan untuk mengerjakan benda kerja tersebut. Tembaga sebagai elektrode memiliki keuntungan lebih dibandingkan graphite, karena bentuk keausan ketika digunakan (discharge-dressing) lebih baik. Elektrode ini setelah digunakan mengerjakan satu benda kerja, sesudahnya dapat digunakan lagi untuk proses pengerjaan finishing atau digunakan untuk mengerjakan benda kerja yang lain. 428 Gambar Gambar Gambaran skematik pengerjaan EDM, elektrode yang mendekati benda kerja. Arus yang tinggi akan menghasilkan percikan yang besar, sehingga menghasilkan bekas berbentuk kawah yang besar pula (benda kerja kasar).

196 G. Pembuatan Elektrode 1. Proses Galvano Kadang-kadang elektrode berbentuk pejal yang besar terlalu berat bagi motor servo, dan proses pembuatannya terlalu mahal. Pada kasus ini proses Galvano dapat digunakan untuk membuat cetakan. Cetakan tersebut dilapisi dengan tembaga dengan ketebalan sampai 5 mm. Tabung tembaga yang telah terbentuk di dalamnya diisi dengan epoxy dan kawat tembaga dihubungkan dengan elektrode. Elektrode yang telah dibuat kemudian dipasang di mesin EDM. 2. Pembuatan Elektrode pada Umumnya Ketika elektrode campuran selalu digunakan, campuran 70/30 tungsten dan tembaga dalam bentuk serbuk dibuat dengan cetakan bertekanan, kemudian disinter di dapur pemanas. Proses ini dapat menghasilkan elektrode dengan ukuran yang teliti. 3. Pembuatan Elektrode Graphite Di Amerika, sekitar 85 persen elektrode yang digunakan adalah graphite. Graphite dikerjakan dengan mesin dan digerinda lebih mudah daripada elektrode logam. Masalah yang timbul pada waktu mengerjakan graphite adalah kotoran yang dihasilkan. Bahan ini tidak menghasilkan geram, tetapi menghasilkan debu hitam, apabila debu ini tidak dibersihkan akan mengotori seluruh ruangan bengkel. Elektrode graphite adalah bahan sintetis dan bersifat abrasif. Sehingga apabila mengerjakannya di mesin disarankan menggunakan pahat karbida. Ketika menggerinda elektrode ini, harus menggunakan penyedot debu (vacuum system). Hal yang sama diterapkan juga ketika dikerjakan di Mesin Frais. Mesin Frais yang digunakan harus tertutup rapat. Graphite adalah bahan yang berpori, sehingga cairan dapat masuk ke dalamnya yang menyebabkan menjadi tidak murni. Untuk memurnikannya dilakukan dengan cara memanaskan elektrode tersebut ke dalam dapur pemanas selama satu jam pada temperatur 250 F (121 C). Dapat juga elektrode tersebut dikeringkan pada udara panas. Elektrode tidak boleh dikeringkan menggunakan pemanas microwave. Apabila elektrode yang berpori digunakan, seharusnya dalam keadaan yang tidak lembab (basah). Kelembaban yang terjebak di dalam elektrode akan menimbulkan uap ketika proses pengerjaan EDM dan merusak elektrode. H. Elektrode untuk Wire EDM Beberapa pihak yakin bahwa elektrode logam efisien digunakan untuk Wire EDM. Akan tetapi pada akhir-akhir ini kecepatan potong Wire EDM telah bertambah tinggi, sehingga lebih ekonomis bila menggunakan elektrode graphite. Graphite angstrofine yang berstruktur padat dapat melakukan pemotongan dua kali lebih cepat daripada jenis graphite yang lain. Kawat yang dilapisi seng juga dapat meningkatkan kecepatan proses EDM dari elektrode ini. Beberapa riset menunjukkan bahwa menggunakan kawat yang dilapisi seng dapat meningkatkan kecepatan potong sampai 50 persen. 429

197 I. Kualitas Hasil Pengerjaan EDM 1. Kelebihan Pemotongan (Overcut) Lubang hasil proses EDM dimensinya selalu lebih besar daripada elektrodenya. Celah perbedaan antara elektrode dan benda kerja dinamakan overcut atau overburn. Besarnya overcut tergantung dari banyak faktor yaitu : besar arus, waktu ion, jenis elektrode, dan bahan benda kerja. Faktor utama yang mempengaruhi overcut adalah besarnya arus listrik pada celah. Overcut selalu diukur pada tiap sisi. Besarnya bervariasi antara 0,020 mm sampai 0,63 mm. Overcut yang tinggi dihasilkan oleh penggunaan amper/arus yang tinggi. Hampir semua pembuat EDM menyertakan sebuah grafik yang menunjukkan besarnya overcut yang dapat diprediksi oleh operator sehubungan dengan pengaturan arus listrik. Selama pengerjaan pengasaran (roughing) arus yang besar digunakan, menyebabkan overcut yang lebih besar (Gambar 14.13). Pengerjaan penghalusan (finishing), menggunakan arus yang lebih kecil, sehingga menghasilkan overcut yang lebih kecil, (Gambar 14.14). Dengan pengaturan arus dan material yang sama, overcut yang terjadi tetap. Dengan demikian, toleransi 0,0025 mm dapat dicapai dengan Ram EDM. Akan tetapi, bila toleransi tersebut harus tercapai, biaya yang diperlukan meningkat, karena waktu yang diperlukan menjadi lebih lama. 2. Pengerjaan Penghalusan (Finishing) Pemahaman tentang prinsip overcut adalah sangat penting dalam memahami kehalusan permukaan hasil proses EDM. Ketika arus (current) tinggi digunakan menghasilkan percikan (sparks) yang besar, sehingga kawah (crater) pada benda kerja besar. Proses ini digunakan untuk proses awal (roughing). Gambar Penyayatan finishing menggunakan arus kecil, sehingga permukaan benda kerja halus Ketika arus yang digunakan relatif kecil, percikan api (sparks) yang dihasilkan kecil, sehingga kawah pada benda kerja kecil, sehingga permukaan yang dihasilkan halus. Menggunakan arus yang kecil pada proses finishing akan memperlama proses pemesinan, tetapi menghasilkan permukaan yang halus, (Gambar 14.14). Pada waktu menggunakan arus yang sangat kecil (dengan waktu yang pendek dan arus rendah) ke pemukaan benda kerja, mesin EDM dapat menghasilkan permukaan benda kerja seperti cermin. Mesin yang memiliki kemampuan mengorbitkan elektrode dapat membantu membuat produk yang sangat halus 430

198 permukaannya dengan memutar elektrode. Beberapa mesin yang dapat memutar elektrode (dengan jalur orbit) dapat diprogram, sehingga arus akan menurun secara bertahap sampai memproduksi permukaan seperti cermin tercapai. Benda kerja yang dihasilkan pada proses EDM adalah gambaran/cerminan dari elektrode yang digunakan. Apabila elektrodenya tidak bagus misalnya ada cacat di permukaannya, maka benda kerja yang dihasilkan juga akan ada cacatnya. Elektrode yang kasar permukaannya akan menghasilkan permukaan benda kerja yang kasar pula. Semakin halus struktur butiran bahan elektrode, akan menghasilkan permukaan benda kerja yang lebih halus. 3. Penyelesaian Setara Cermin (Mirror finishing) Pengontrolan cairan dielektrik dapat memperbaiki kehalusan permukaan hasil proses EDM secara nyata. Beberapa mesin EDM menggunakan cairan dielektrik khusus untuk proses finishing sehingga menghasilkan permukaan seperti cermin dengan kehalusan permukaan kurang dari R max l7 µm. Beberapa mesin memiliki dua tangki cairan dielektrik, satu untuk proses pengasaran (roughing) dan semi finishing dan yang satu untuk proses finishing sampai permukaan benda kerja seperti cermin hasilnya. Beberapa perusahaan pembuat EDM telah menemukan bahwa menambah bubuk silicon, graphite, atau aluminum pada cairan dielektrik, dapat menghasilkan kehalusan permukaan yang sempurna. J. Keterbatasan Proses EDM Penggunaan mesin EDM dibatasi oleh ukuran tangki kerja penampung cairan dielektrik. Mesin EDM standar populer yang digunakan sekarang memiliki keterbatasan: Untuk Wire EDM, ukuran maksimum benda kerja sekitar 59 inchi (1.500 mm) pada sumbu Y, 24 inchi (600 mm) pada sumbu Z dan tidak terbatas pada sumbu X. Untuk Ram EDM, ukuran benda kerja maksimum sekitar 59 inchi (1.500 mm) pada sumbu Y, 17 inchi (520 mm) pada sumbu Z, dan 98 inchi (2500 mm) pada sumbu X. Pembuatan bentuk sudut/tirus pada Wire EDM adalah hal yang perlu dipertimbangkan. Sudut tirus maksimum adalah ± 450, walaupun beberapa bengkel telah berhasil mencapai ± 500. Perbandingan sudut dan tinggi maksimum adalah 300 pada ketinggian 16 inchi (400 mm). Hambatan listrik maksimum untuk benda kerja dan pencekam sekitar 0,5-5,0 ohm/cm untuk Mesin Wire dan Ram EDM. Keakuratan sekitar 0,00002 inchi (0,0005 mm) untuk mesin Wire EDM. Keakuratan ± 0,0001 inchi (0,0025 mm) untuk mesin Ram EDM. Kehalusan permukaan sekitar VDI 0 (4 microinchi) untuk Wire EDM. Kehalusan permukaan VDI 5 (2 microinchi) untuk Ram EDM. Keutuhan permukaan (surface integrity) adalah 1/20 juta untuk setiap inchi ketebalan recast layer untuk Wire dan Ram EDM. Panjang retakan mikro adalah 1/20 juta untuk Wire dan Ram EDM. Hasil ini sama atau lebih baik dari pada permukaan hasil proses gerinda. 431

199 432

200 BAB 15 MEMAHAMI TOLERANSI UKURAN DAN GEOMETRIK 433

201 Karakteristik geometrik (misalnya: besarnya kelonggaran antara komponen yang berpasangan) berhubungan dengan karakteristik fungsional. Karakteristik fungsional mesin tidak tergantung pada karakteristik geometrik saja, tetapi dipengaruhi juga oleh: kekuatan, kekerasan, struktur metalografi, dan sebagainya yang berhubungan dengan karakteristik material. Komponen mesin hasil proses pemesinan bercirikan karakteristik geometrik yang teliti dan utama. Karakteristik geometrik tersebut meliputi : ukuran, bentuk, dan kehalusan permukaan. A. Penyimpangan Selama Proses Pembuatan Karakteristik geometrik yang ideal : ukuran yang teliti, bentuk yang sempurna dan permukaan yang halus sekali dalam praktek tidak mungkin tercapai karena ada penyimpangan yang terjadi, yaitu: 1. penyetelan mesin perkakas, 2. pengukuran dimensi produk, 3. gerakan mesin perkakas, 4. keausan pahat, 5. perubahan temperatur, dan 6. besarnya gaya pemotongan. Penyimpangan yang terjadi selama proses pembuatan memang diusahakan seminimal mungkin, akan tetapi tidak mungkin dihilangkan sama sekali. Untuk itu dalam proses pembuatan komponen mesin dengan menggunakan mesin perkakas diperbolehkan adanya penyimpangan ukuran maupun bentuk. Terjadinya penyimpangan tersebut misalnya terjadi pada pasangan poros dan lubang. Agar poros dan lubang yang berpasangan nantinya bisa dirakit, maka ditempuh cara sebagai berikut. 1. Membiarkan adanya penyimpangan ukuran poros dan lubang. Pengontrolan ukuran sewaktu proses pembuatan poros dan lubang berlangsung tidak diutamakan. Untuk pemasangannya dilakukan dengan coba-coba. 2. Membiarkan adanya penyimpangan kecil yang telah ditentukan terlebih dahulu. Pengontrolan ukuran sangat dipentingkan sewaktu proses produksi berlangsung. Untuk perakitannya semua poros pasti bisa dipasangkan pada lubangnya. Cara kedua ini yang dinamakan cara produksi dengan sifat ketertukaran. Keuntungan cara kedua adalah proses produksi bisa berlangsung dengan cepat, dengan cara mengerjakannya secara paralel, yaitu lubang dan poros dikerjakan di mesin yang berbeda dengan operator yang berbeda. Poros selalu bisa dirakit dengan lubang, karena ukuran dan penyimpangannya sudah ditentukan terlebih dahulu, sehingga variasi ukuran bisa diterima asal masih dalam batas ukuran yang telah disepakati. Selain dari itu suku cadang bisa dibuat dalam jumlah banyak, serta memudahkan mengatur proses pembuatan. Hal tersebut bisa terjadi karena komponen yang dibuat bersifat mampu tukar (interchangeability). Sifat mampu tukar inilah yang dianut pada proses produksi modern. Variasi merupakan sifat umum bagi produk yang dihasilkan oleh suatu proses produksi, oleh karena itu perlu diberikan suatu toleransi. Memberikan toleransi berarti menentukan batas-batas maksimum dan minimum di mana penyimpangan karakteristik produk harus terletak. Bagian-bagian yang tidak utama dalam suatu komponen mesin tidak diberi toletansi, yang berarti menggunakan toleransi bebas/terbuka (open tolerance). Toleransi diberikan pada bagian yang penting bila ditinjau dari aspek: 1. fungsi komponen, 2. perakitan, dan 3. pembuatan. 434

202 B. Toleransi dan Suaian Standar ISO 286-1:1988 Part 1: Bases of tolerances, deviations and fits, serta ISO 286-2:1988 Part 2: Tables of standard tolerance grades and limit adalah merupakan dasar bagi penggunaan toleransi dan suaian yang diikuti banyak perusahaan dan perancang sampai saat ini. Toleransi ukuran adalah perbedaan ukuran antara kedua harga batas di mana ukuran atau jarak permukaan/batas geometri komponen harus terletak (lihat Gambar 15.1). Gambar 15.1 Gambar daerah toleransi yaitu antara harga batas atas (Uppper Control Limit /UCL) dan batas bawah (Lower Control Limit/LCL) Beberapa istilah perlu dipahami untuk penerapan standar ISO tersebut di atas. Untuk setiap komponen perlu didefinisikan: 1. ukuran dasar (basic size), 2. daerah toleransi (tolerance zone), dan 3. penyimpangan (deviation). Gambar 15.2 Pasangan poros dan lubang, ukuran dasar, daerah toleransi Ukuran dasar adalah ukuran/dimensi benda yang dituliskan dalam bilangan bulat. Daerah toleransi adalah daerah antara harga batas atas dan harga batas bawah. Penyimpangan adalah jarak antara ukuran dasar dan ukuran sebenarnya. C. Suaian Apabila dua buah komponen akan dirakit maka hubungan yang terjadi yang ditimbulkan oleh karena adanya perbedaan ukuran sebelum mereka disatukan, disebut dengan suaian (fit). Suaian ada tiga kategori, yaitu: 1. Suaian Longgar (Clearance Fit): selalu menghasilkan kelonggaran, daerah toleransi lubang selalu terletak di atas daerah toleransi poros. 2. Suaian paksa (Interference Fit): suaian yang akan menghasilkan kerapatan, daerah toleransi lubang selalu terletak di bawah toleransi poros. 3. Suaian pas (Transition Fit): suaian yang dapat menghasilkan kelonggaran ataupun kerapatan, daerah toleransi lubang dan daerah toleransi poros saling menutupi. Tiga jenis suaian tersebut dijelaskan pada Gambar 15.3 dan Gambar Untuk mengurangi banyaknya kombinasi yang mungkin dapat dipilih maka ISO telah menetapkan dua buah sistem suaian yang dapat dipilih, yaitu: 1. sistem suaian berbasis poros (shaft basic system), 2. sistem suaian berbasis lubang (hole basic system). Apabila sistem suaian berbasis poros yang dipakai maka penyimpangan atas toleransi poros selalu berharga nol (es = 0). Sebaliknya, untuk sistem suaian berbasis 435